Semiconductori intrinseci. Semiconductori extrinseci P şi N.
Tag-uri
Partajeaza in Google Classroom
Transcript
în prima lecție despre semiconductori
vom discuta despre materialele
semiconductoare care sunt de câteva
tipuri și anume semiconductori
intrinseci Și semiconductori extrinseci
de tip p și de tip n Haide să începem
cu o discuție despre conducția
electrică În primul rând despre
conducția electrică în metale despre
care am discutat în primele lecții
de curent electric continuu deci
pe scurt îi amintesc că ideea principală
din acea discuție și anume aceea
Că Metalele sunt formate din dintre
o structură cristalină în care
Ioni pozitivi din nodurile rețelei
sunt legați prin legături metalice
iar electronii de valență formează
un gaz liber un gest de electroni
liberi Deci pentru a reprezenta
schematic dacă aceasta ar fi Metalul
nostru în interiorul său se găsea
cristalină în care atomi se află
nodurile rețelei și după Cum explicăm
atunci să folosim ca exemplu atomul
de zinc un atomul de zinc are un
în centru un nucleu încărcat pozitiv
cu păduri electronice și în particular
pe ultima și cea mai îndepărtată
pădure electronică de nucleu se
află doi electroni care sunt suficient
de îndepărtați încât să se poată
desprinde foarte ușor de atomul
de care aparțin devenind electroni
liberi Deci în interiorul unui
metal găsim în poziții în nodurile
în pozițiile din nodurile rețelei
Ioni pozitivi care sunt fixați
și în tot volumul metalului găsim
acești electroni liberi care formează
un gaz mobil de electroni care
în cazul aplicării unui unei diferență
de potențial la capetele metalului
Bineînțeles că vor forma un curent
electric acești electroni liber
se vor deplasa către Polul pozitiv
al materialul acesta rezistivitatea
electrică a unui metal devine foarte
mică Metalul are o capacitate foarte
mică de a se opune unui curent
electric Deci rezistivitate electrică
mică rău este mai mic decât 10
la minus 7 omor metru și avem multe
exemple de metale cupru fier aluminiu
zinc și așa mai departe trecând
la cazul carne interesează pe noi
si la el semiconductoarelor avem
un situație similară Dar totuși
bineînțeles diferită Sami conductoarele
au și ele o rețea cristalină Deci
o rețea similară în care atomi
neutri sunt legați prin legături
covalente formate din perechi de
electroni Deci avem o rețea cristalină
dar legăturile numai să metalice
și legături covalente vă mai strica
imediat ce înseamnă acest lucru
în practică există un număr mult
mai mic de materiale semiconductoare
comparație cu Metalele Folosind
un semn principal siliciu și germaniu
siliciu fiind semiconductorul folosit
cel mai des în aplicații practice
Haide să discutăm un pic despre
siliciu siliciu are patru electroni
de valență dar acești al patru
electroni de valență sunt mult
mai apropiați de nucleul lor nucleul
atomului de siliciu și în consecință
a nu se mai pot desprinde așa ușor
de atomul din care fac parte Deci
asta și prima diferență între un
semiconductor și un metal electronii
de valență nu mai pot părăsi așa
ușor la Toma și atunci ei participă
în așa numită legături covalente
cu atomii dimprejur în particular
atomul de siliciu formează o rețea
cristalină tetraedrica Deci formează
un tetraedru pentru a reprezenta
schematic situația arată în felul
următor de ce avem atomi de siliciu
și reprezintă aici nucleele lor
aceasta este rețeaua cristalină
de siliciu reprezentată foarte
schematic și de exemplu dacă Considerăm
atomul de siliciu din centru il
va avea patru electroni liberi
pe și pe care îi va împărții câte
unul cu cei patru atomi învecinați
din rețea Deci se va forma această
jumătate de legătură dacă doriți
cu acești atomi de siliciu pentru
că cealaltă parte a legăturii covalente
va fi prin împărțirea unui electron
de la celălalt atom Deci Spre exemplu
din între acești doi atomi de siliciu
un se va forma o legătură covalentă
formată din doi electroni unul
aparținând original atomului din
stânga celălalt atomului din dreapta
Deci vom avea doi electroni și
așa că același lucru se va întâmpla
cu toți atomii învecinați acestei
legături sunt legăturile covalente
între atomii de siliciu în rețeaua
cristalină în film acesta fiecare
atom va avea de fapt în final câte
opt un număr dublu de electroni
în pătura electronică cea mai îndepărtată
aceste legături bineînțeles se
formează între toți Adobe Nu nu
le mai găsesc chiar pe toate dar
avem astfel de legături duble între
toți atomii din rețea În mod normal
acest această structură nu este
o structură conductoare electrică
acești electroni sunt fixați în
aceste legături covalente totuși
dacă sunt donează se dă dacă materialul
Luxor absoarbe o cantitate de energie
din exterior de la numit o sursă
de obicei termică dar există alte
modalități cum o sursă electrică
de energie Deci dacă ce dăm energie
acestui material se pot forma așa
numitele păr electroni gol Ce înseamnă
aceasta ce dând energie în rețele
cristaline aceasta intră în vibrație
atomi din Dina nodurile rețelei
intră în vibrație și atunci unii
electroni din aceste legături covalente
se pot desprinde Spre exemplu acest
electroni am ales unul la întâmplare
se desprinde de legătură covalentă
devenind electron liber acest electroni
liber care are sarcina negativă
devine baza conductivității acestui
semiconductor pentru că din nou
dacă aplicăm o polarizare folosind
doar un generator de curent continuu
Spre exemplu acestui material bineînțeles
că el fiind liber se va deplasa
către Polul pozitiv generând un
curent electric în plus și Aceasta
este o a doua diferență esențială
între semiconductor și metale acest
loc liber lăsat de electronul ce
a plecat din legătura covalentă
se numește gol gol este un gol
în rețea un gol de sarcină negativă
de vine și se comportă din punct
de vedere al conductivității electrice
ca o sarcină pozitivă și bineînțeles
că Aplicând această polarizare
materialului golurile se vor deplasa
în sensul opus Deci intru în semiconductor
Avem două tipuri de curent electric
curentul electric al electronilor
deveniți mobili care sunt sarcinii
gătit și se deplasează către Polul
pozitiv și curentul electric al
golurilor care sunt sarcini pozitive
se comportă ca și sarcini pozitive
se deplasează către Polul negativ
Cum anume se deplasează Păi foarte
simplu prin înlocuirea golului
kuhn electroni fix Deci acest Electro
în Spre exemplu Care este fix în
legătura lui covalentă poate sări
în atom în locul golului umplând
golul bineînțeles în Momentul acela
obținem golul în partea dreaptă
în felul acesta golul sa mișcat
în sensul stabilit de polarizare
a negativă a materiale nu vă mai
discutam multe despre semiconductori
intrinseci pentru că nu Ei sunt
cei mai folosiți în aplicațiile
practice există un al doilea tip
de semiconductori Numiți sunt semiconductori
extrinseci Care sunt cei care au
proprietăți mai interesante și
Deci folosiți mai des în aplicațiile
practice Deci Haide să discutăm
despre semiconductori extrinseci
semiconductori extrinseci sunt
pur și simplu semiconductori intrinseci
cărora li sau adăugat anumite impurități
anumite anumite atomi cu proprietăți
ales în mod specific pentru a crește
conductivitatea semiconductorului
Deci în semiconductori extrinseci
aceste perechi electroni gol despre
care am discutat se formează în
special prin doparea semiconductoarelor
insect cu impurități Haideți să
vedem cum se întâmplă acest lucru
există două feluri de apă cu impurități
un semiconductor intrinsec prima
este aceea în care se folosesc
impurități donoare care au mai
mulți electroni decât atomul de
bază al semiconductor intrinsec
siliciu În cazul nostru și se formează
în felul acesta un semiconductor
de tip n sau negativ în particular
Spre exemplu după cum am spus semiconductor
intrinsec cel mai folosit folosit
este siliciul siliciu are patru
electroni și ce face este următorul
lucru înlocuind în rețeaua cristalină
de siliciu din loc în loc un atom
de siliciu cu unul de Arsenie Arsenie
are cinci electroni Și atunci ce
se va întâmpla este că în rețeaua
cristalină despre care vorbeam
în avem atom de siliciu Deci siliciu
siliciu psyllium la un moment dat
întruna întruna de lesne avea acest
arseniu legăturile covalente vor
fi aceleași Deci vor apărea legături
cu perechi duble de cupe cu o pereche
de doi electroni dar în modul în
care avem arseniu doare ceea ce
stare cinci electroni în loc de
patru va rămâne un electroni liber
bineînțeles acest electron Bieber
care nu mai poate participa într
o legătură covalentă cu atomii
înconjurător sau vecini de siliciu
dar ceea ce știa nu mai au electroni
care să se potrivească cu acest
electroni Deci acest act RON atunci
va fi liber nu va mai putea participantul
legătură covalentă și bineînțeles
că el va forma baza unei creșteri
a conductivității de tip negativ
electroni o sarcina negativă Deci
când vom aplica o polarizare materialului
i se vor mișca către Polul pozitiv
al materialului din acest motiv
acest tip de semiconductor intrinsec
dopat cu arsenium siliciu dopat
cu arsenium are conductivitate
a electronilor sporită și Deci
o conductibilitate electrică general
sporită Și i se numesc semiconductor
de tip n n bineînțeles de la negativ
pentru că avem o sursă suplimentară
de sarcini mobile negativ Bineînțeles
că putem și avem mecanismul de
tip electron gol de conductivitate
specific conductorilor extrinseci
Deci un conductor extrinsec pe
lângă conductivitatea de bază a
conductorilor la semiconductorilor
intrinseci avem o nouă sursă de
conductivitatea cinci electroni
liberi în cazul semiconductor de
tip n în cazul semiconductorilor
de tip pe Cum folosim impurități
acceptoare care au mai puțin electronii
de aici și care formează semiconductori
pozitiv sau de tip p în practică
Spre exemplu siliciul este dopat
cu atom de galiu siliciul are patru
electroni și alegem galiu pentru
că el are trei electroni de valență
și în consecință ce se va întâmpla
este că în aceeași rețea cristalină
a atomilor de siliciu va părea
la un moment dat întruna numit
în Olt un atom de gard și atunci
legăturile covalente între atomii
de siliciu vor conține aceeași
pereche de electroni Dar la un
moment dat Când se întâlnește atomul
de galiu acesta are un electron
în minus Deci va forma trei legături
covalente complete cu atomi de
siliciu dar cu al patrulea tun
de siliciu nu va mai avea electronul
necesar pentru a forma legătura
covalentă Deci în una din patru
legături covalente are atomul ui
de galiu se va forma un gol Adică
o lipsă de electron într o legătură
covalentă golul după cum am explicat
când am discutat despre semiconductori
intrinseci se comportă ca o sarcina
pozitiv din punct de vedere al
conducție electrice și vino dacă
aplicăm o polarizare acestui material
el se va deplasa către Polul negativ
în felul acesta din naștere unei
conductivității suplimentare a
materialului sarcina adițională
adusă de această impuritate adică
electronul în cazul semiconductorilor
de tip P sau golul în cazul semiconductor
de tip n scade foarte mult rezistivitatea
conductorul semiconductor cu trei
ordine de magnitudine Deci După
adăugarea sau impurificarea semiconductorului
intrinsec formând astfel în un
semiconductor extrinsec capacitatea
de a conduce curentul electric
crește cu ordine de ori cu factori
de ordinul 1600 motivul pentru
care semiconductori extrinseci
sunt mult mai des folosit în Africa