Atšķirība starp iekšējo un ārējo pusvadītāju

Iekšējais vai ārējais pusvadītājs

Jāatzīmē, ka mūsdienu elektronika ir balstīta uz viena veida materiāliem - pusvadītājiem. Pusvadītāji ir materiāli ar vidēju vadītspēju starp vadītājiem un izolatoriem. Pusvadītāju materiāli elektronikā tika izmantoti pat pirms pusvadītāju diožu un tranzistoru izgudrošanas 1940. gados, bet pēc tam pusvadītāji atradās plašs pielietojums elektronikas jomā. 1958. gadā Teksasas instrumentu Džeka Kilbija izgudrojums integrētai shēmai pusvadītāju izmantošanu elektronikas jomā paaugstināja līdz vēl nepieredzētam līmenim..

Pusvadītājiem, protams, ir sava vadītspēja, pateicoties bezmaksas lādiņnesējiem. Šāds pusvadītājs, materiāls, kam dabiski piemīt pusvadītāja īpašības, ir pazīstams kā iekšējais pusvadītājs. Uzlaboto elektronisko komponentu izstrādei pusvadītāji tika pilnveidoti, lai darbotos ar lielāku vadītspēju, pievienojot materiālus vai elementus, kas palielina lādiņu nesēju skaitu pusvadītāju materiālā. Šāds pusvadītājs ir pazīstams kā ārējs pusvadītājs.

Vairāk par iekšējiem pusvadītājiem

Jebkura materiāla vadītspēja ir saistīta ar elektroniem, kurus termiskās uzbudināšanas rezultātā atbrīvo vadītspējas joslā. Iekšējo pusvadītāju gadījumā atbrīvoto elektronu skaits ir salīdzinoši mazāks nekā metālos, bet lielāks nekā izolatoros. Tas ļauj ļoti ierobežotu strāvas vadītspēju caur materiālu. Palielinot materiāla temperatūru, vadīšanas joslā iekļūst vairāk elektronu, līdz ar to palielinās arī pusvadītāja vadītspēja. Pusvadītājā ir divu veidu lādiņu nesēji: elektroni, kas izdalīti valences joslā un brīvajās orbitālēs, plašāk pazīstami kā caurumi. Caurumu un elektronu skaits iekšējā pusvadītājā ir vienāds. Gan caurumi, gan elektroni veicina strāvas plūsmu. Kad tiek piemērota potenciāla starpība, elektroni virzās uz lielāku potenciālu, un caurumi virzās uz zemāku potenciālu.

Ir daudz materiālu, kas darbojas kā pusvadītāji, un daži ir elementi, un daži ir savienojumi. Silīcijs un germijs ir elementi ar pusvadošām īpašībām, savukārt gallija arsenīds ir savienojums. Parasti elementiem IV grupā un savienojumiem no III un V grupas elementiem, piemēram, gallium Arsenide, alumīnija fosfīdam un Gallium Nitride, piemīt pusvadītāju īpašības.

Vairāk par ārējiem pusvadītājiem

Pievienojot dažādus elementus, pusvadītāju īpašības var uzlabot, lai vadītu lielāku strāvu. Pievienošanas procesu sauc par dopingu, bet pievienoto materiālu sauc par piemaisījumiem. Piemaisījumi palielina lādiņu nesēju skaitu materiālā, nodrošinot labāku vadītspēju. Balstoties uz piegādāto nesēju, piemaisījumi tiek klasificēti kā pieņēmēji un donori. Donori ir materiāli, kuriem režģī ir nesaistīti elektroni, un akceptori ir materiāli, kas režģī atstāj caurumus. IV grupas pusvadītājiem kā akceptori darbojas III grupas elementi bors, alumīnijs, savukārt V grupas elementi - fosfors un arsēns - kā donori. II-V grupas pusvadītājiem par donoriem darbojas selēns, telūrs, bet par akceptoriem darbojas berilijs, cinks un kadmijs..

Ja kā piemaisījumu pievieno vairākus akceptoru atomus, caurumu skaits palielinās, un materiālā ir vairāk pozitīvās lādiņa nesēju nekā iepriekš. Tāpēc pusvadītāju, kas leģēts ar akceptora piemaisījumu, sauc par pozitīvā vai P veida pusvadītāju. Tādā pašā veidā pusvadītāju, kas piesūcināts ar donora piemaisījumiem, kas atstāj materiālu virs elektroniem, sauc par negatīvā vai N veida pusvadītāju..

Pusvadītājus izmanto dažāda veida diožu, tranzistoru un saistīto komponentu ražošanai. Lāzeri, fotoelementi (saules baterijas) un fotodetektori izmanto arī pusvadītājus.

Kāda ir atšķirība starp iekšējiem un ārējiem pusvadītājiem?

• Pusvadītāji, kas nav leģēti, tiek dēvēti par iekšējiem pusvadītājiem, savukārt pusvadītāju materiāli, kas leģēti ar piemaisījumiem, ir zināmi kā ārējie pusvadītāji..

• Iekšējos pusvadītājos pozitīvo lādiņu (caurumu) un negatīvo lādiņu nesēju skaits ir vienāds, savukārt, pievienojot piemaisījumus, lādiņnesēju skaits tiek mainīts; līdz ar to ārējos pusvadītājos nevienlīdzība.

• Iekšējiem pusvadītājiem ir salīdzinoši zemāka vadītspēja nekā ārējiem pusvadītājiem.