Вътрешен срещу външен полупроводник
Забележително е, че съвременната електроника се основава на един вид материал, полупроводници. Полупроводниците са материали, които имат междинна проводимост между проводници и изолатори. Полупроводниковите материали са били използвани в електрониката дори преди изобретяването на полупроводниковия диод и транзистор през 1940-те, но след това полупроводниците са намерили широко приложение в областта на електрониката. През 1958 г. изобретяването на интегралната схема от Джак Килби от Тексаски инструменти издигна използването на полупроводници в областта на електрониката до безпрецедентно ниво.
Естествено полупроводниците имат свойството си на проводимост поради свободните носители на заряд. Такъв полупроводник, материал, който естествено показва полупроводникови свойства, е известен като вътрешен полупроводник. За разработването на усъвършенствани електронни компоненти полупроводниците бяха подобрени, за да работят с по-голяма проводимост чрез добавяне на материали или елементи, които увеличават броя на носителите на заряд в полупроводниковия материал. Такъв полупроводник е известен като външен полупроводник.
Повече за вътрешните полупроводници
Проводимостта на всеки материал се дължи на електроните, освободени в проводимата лента от термичното разбъркване. В случай на присъщи полупроводници, броят на освободените електрони е относително по-малък, отколкото в металите, но по-голям, отколкото в изолаторите. Това позволява много ограничена проводимост на тока през материала. Когато температурата на материала се повиши, повече електрони навлизат в проводимата лента и следователно проводимостта на полупроводника също се увеличава. В полупроводника има два вида носители на заряд, електроните, освободени във валентната лента, и вакантните орбитали, по-известни като дупки. Броят на дупките и електроните във вътрешния полупроводник са равни. И дупките, и електроните допринасят за текущия поток. Когато се приложи потенциална разлика, електроните се движат към по-високия потенциал, а дупките се насочват към по-ниския потенциал.
Има много материали, които действат като полупроводници, а някои са елементи, а други са съединения. Силиций и германий са елементи с полупроводникови свойства, докато галиев арсенид е съединение. Обикновено елементи от група IV и съединения от елементите от групи III и V, като галиев арсенид, алуминиев фосфид и галиев нитрид, показват присъщи полупроводникови свойства.
Повече за Extrinsic Semiconductors
Чрез добавяне на различни елементи полупроводниковите свойства могат да бъдат усъвършенствани, за да провеждат повече ток. Процесът на добавяне е известен като легиране, докато добавеният материал е известен като примеси. Примесите увеличават броя на носителите на заряд в материала, позволявайки по-добра проводимост. Въз основа на доставения носител, примесите се класифицират като акцептори и донори. Донорите са материали, които имат несвързани електрони в решетката, а акцепторите са материали, които оставят дупки в решетката. За полупроводници от група IV елементи от група III бор, алуминий действат като акцептори, докато елементи от група V фосфор и арсен действат като донори. За съставни полупроводници от група II-V селенът, телурът действат като донори, докато берилий, цинк и кадмий действат като акцептори.
Ако се добавят определен брой акцепторни атоми като примес, броят на отворите се увеличава и материалът има излишък от положителни носители на заряд от преди. Следователно полупроводникът, легиран с акцепторни примеси, се нарича Положителен или Р-тип полупроводник. По същия начин полупроводник, легиран с донорни примеси, които оставят материала в излишък от електрони, се нарича полупроводник с отрицателен тип или N-тип.
Полупроводниците се използват за производство на различни видове диоди, транзистори и свързани компоненти. Лазерите, фотоволтаичните клетки (слънчеви клетки) и фотодетекторите също използват полупроводници.
Каква е разликата между вътрешните и външните полупроводници?
