Intrinzični vs Extrinsic Semiconductor
Izvanredno je što se moderna elektronika temelji na jednoj vrsti materijala, poluvodičima. Poluvodiči su materijali koji imaju međuprovodljivost između vodiča i izolatora. Poluvodički materijali koristili su se u elektronici i prije izuma poluvodičkih dioda i tranzistora 1940-ih, ali nakon toga poluvodiči su našli veliku primjenu na polju elektronike. 1958. godine izum integriranog sklopa Jacka Kilbyja iz teksaških instrumenata podigao je upotrebu poluvodiča u području elektronike na neviđenu razinu.
Prirodno da poluvodiči imaju svojstvo vodljivosti zbog slobodnih nosača naboja. Takav poluvodič, materijal koji prirodno pokazuje svojstva poluvodiča, poznat je kao svojstveni poluvodič. Za razvoj naprednih elektroničkih komponenata, poluvodiči su poboljšani da rade s većom vodljivošću dodavanjem materijala ili elemenata koji povećavaju broj nosača naboja u poluvodičkom materijalu. Takav poluvodič poznat je kao vanjski poluvodič.
Više o vlastitim poluvodičima
Provodljivost bilo kojeg materijala nastaje zbog elektrona koji se toplinskim miješanjem oslobađaju u vodljivu zonu. U slučaju vlastitih poluvodiča, broj oslobođenih elektrona relativno je manji nego u metalima, ali veći nego u izolatorima. To omogućuje vrlo ograničenu vodljivost struje kroz materijal. Kada se temperatura materijala poveća, više elektrona ulazi u vodljivu zonu, a time se povećava i vodljivost poluvodiča. Postoje dvije vrste nosača naboja u poluvodiču, elektroni oslobođeni u valentnom pojasu i upražnjene orbitale, poznatije kao rupe. Broj rupa i elektrona u unutarnjem poluvodiču jednak je. I rupe i elektroni doprinose strujanju. Kada se primijeni razlika potencijala, elektroni se kreću prema višem, a rupe prema donjem potencijalu.
Mnogo je materijala koji djeluju kao poluvodiči, a neki su elementi, a neki spojevi. Silicij i germanij elementi su s poluvodičkim svojstvima, dok je galijev arsenid spoj. Općenito elementi u skupini IV i spojevi iz elemenata skupina III i V, kao što su galijev arsenid, aluminijev fosfid i galijev nitrid, pokazuju svojstvena poluvodička svojstva.
Više o Extrinsic Semiconductors
Dodavanjem različitih elemenata, svojstva poluvodiča mogu se poboljšati da vode više struje. Postupak dodavanja poznat je kao doping, dok je dodani materijal poznat kao nečistoća. Nečistoće povećavaju broj nosača naboja unutar materijala, omogućujući bolju vodljivost. Na temelju isporučenog nosača, nečistoće su klasificirane kao akceptori i donori. Donatori su materijali koji imaju nevezane elektrone unutar rešetke, a akceptori su materijali koji ostavljaju rupe u rešetki. Za poluvodiče skupine IV elementi III skupine bor, aluminij djeluju kao akceptori, dok elementi skupine V fosfor i arsen djeluju kao donatori. Za složene poluvodiče skupine II-V, selen, telur djeluju kao donatori, dok berilij, cink i kadmij djeluju kao akceptori.
Ako se doda broj akceptorskih atoma kao nečistoća, broj rupa se povećava i materijal ima višak nosača pozitivnog naboja nego prije. Stoga se poluvodič dopiran akceptorskom nečistoćom naziva poluvodič pozitivnog ili P-tipa. Na isti se način poluvodič dopiran donornom nečistoćom, koji ostavlja materijal u višku elektrona, naziva poluprovodnik negativnog tipa ili N-tipa.
Poluvodiči se koriste za proizvodnju različitih vrsta dioda, tranzistora i srodnih komponenata. Laseri, fotonaponske stanice (solarne stanice) i foto detektori također koriste poluvodiče.
Koja je razlika između vlastitih i vanjskih poluvodiča?
