Semiconductor intrinsec versus extrinseci
Este remarcabil faptul că electronica modernă se bazează pe un tip de material, semiconductori. Semiconductorii sunt materiale care au o conductivitate intermediară între conductori și izolatori. Materialele semiconductoare au fost folosite în electronică chiar înainte de inventarea diodelor semiconductoare și a tranzistorului în anii 1940, dar după aceea, semiconductorii și-au găsit aplicații vaste în domeniul electronicii. În 1958, inventarea circuitului integrat de către Jack Kilby de la Texas Instruments a ridicat utilizarea semiconductorilor în domeniul electronicii la un nivel fără precedent.
În mod natural, semiconductorii au proprietatea lor de conductivitate datorită purtătorilor de încărcare gratuită. Un astfel de semiconductor, un material, care prezintă în mod natural proprietățile semiconductoare, este cunoscut ca semiconductor intrinsec. Pentru dezvoltarea componentelor electronice avansate, semiconductorii au fost îmbunătățiți pentru a funcționa cu o conductivitate mai mare prin adăugarea de materiale sau elemente, care cresc numărul de purtători de sarcină în materialul semiconductor. Un astfel de semiconductor este cunoscut ca semiconductor extrinsec.
Mai multe despre semiconductorii intrinseci
Conductibilitatea oricărui material se datorează electronilor eliberați în banda de conducere prin agitarea termică. În cazul semiconductorilor intrinseci, numărul de electroni eliberați este relativ mai mic decât la metale, dar mai mare decât la izolatori. Acest lucru permite o conductivitate foarte limitată a curentului prin material. Când temperatura materialului crește, mai mulți electroni intră în banda de conducție și, prin urmare, conductivitatea semiconductorului crește și ea. Există două tipuri de purtători de sarcină într-un semiconductor, electronii eliberați în banda de valență și orbitalii liberi, cunoscuți mai frecvent sub denumirea de găuri. Numărul de găuri și electroni dintr-un semiconductor intrinsec sunt egale. Atât găurile, cât și electronii contribuie la fluxul de curent. Când se aplică o diferență de potențial, electronii se deplasează către potențialul mai mare, iar găurile se deplasează către potențialul inferior.
Există multe materiale care acționează ca semiconductori, iar unele sunt elemente, iar altele sunt compuși. Siliciul și germaniul sunt elemente cu proprietăți semiconductoare, în timp ce arseniura de galiu este un compus. În general, elementele din grupa IV și compușii din elementele din grupele III și V, cum ar fi arseniura de galiu, fosfura de aluminiu și nitrura de galiu prezintă proprietăți semiconductoare intrinseci.
Mai multe despre semiconductorii extrinseci
Adăugând diferite elemente, proprietățile semiconductoarelor pot fi rafinate pentru a conduce mai mult curent. Procesul de adăugare este cunoscut sub numele de dopaj, în timp ce materialul adăugat este cunoscut sub numele de impurități. Impuritățile cresc numărul de purtători de sarcină din material, permițând o conductivitate mai bună. Pe baza purtătorului furnizat, impuritățile sunt clasificate ca acceptoare și donatoare. Donorii sunt materiale care au electroni nelegați în rețea, iar acceptorii sunt materiale care lasă găuri în rețea. Pentru semiconductori din grupa IV, elementele din grupa III Borul, Aluminiul acționează ca acceptori, în timp ce elementele din grupa V Fosforul și arsenul acționează ca donatori. Pentru semiconductorii compuși din grupa II-V, seleniul, telurul acționează ca donatori, în timp ce beriliul, zincul și cadmiul acționează ca acceptori.
Dacă se adaugă un număr de atomi acceptori ca impuritate, numărul de găuri crește și materialul are un exces de purtători de sarcină pozitivă decât înainte. Prin urmare, semiconductorul dopat cu impurități acceptoare se numește semiconductor de tip pozitiv sau de tip P. În același mod, un semiconductor dopat cu impurități donor, care lasă materialul în exces de electroni, este numit semiconductor de tip negativ sau de tip N.
Semiconductorii sunt folosiți pentru fabricarea diferitelor tipuri de diode, tranzistori și componente aferente. Laserele, celulele fotovoltaice (celule solare) și fotodetectoarele folosesc și semiconductori.
Care este diferența dintre semiconductorii intrinseci și extrinseci?
