Ero sisäisen ja ulkoisen puolijohteen välillä

Luonnollinen vs. ulkoinen puolijohde

On huomattavaa, että moderni elektroniikka perustuu yhden tyyppisiin materiaaleihin, puolijohteisiin. Puolijohteet ovat materiaaleja, joilla on keskimääräinen johtavuus johtimien ja eristimien välillä. Puolijohdemateriaaleja käytettiin elektroniikassa jo ennen puolijohdediodin ja transistorin keksintöä 1940-luvulla, mutta sen jälkeen puolijohteet löysivät laajan sovelluksen elektroniikan alalla. Vuonna 1958 Texas Killarin Jack Kilby keksintö integroidusta piiristä nosti puolijohteiden käytön elektroniikan alalla ennennäkemätöntä tasoa.

Puolijohteilla on luonnollisesti johtokyky ominaisuus johtuen ilmaisista varauskantolaitteista. Tällainen puolijohde, materiaali, jolla on luonnollisesti puolijohdeominaisuudet, tunnetaan sisäisenä puolijohteena. Kehittyneiden elektronisten komponenttien kehittämistä varten puolijohteita parannettiin johtamaan paremmalla johtavuudella lisäämällä materiaaleja tai elementtejä, jotka lisäävät varajohtajien lukumäärää puolijohdemateriaalissa. Tällainen puolijohde tunnetaan ulkoisena puolijohteena.

Lisätietoja sisäisistä puolijohteista

Minkä tahansa materiaalin johtokyky johtuu elektronista, jotka vapautuvat johtamiskaistalle termisen sekoituksen avulla. Sisäisten puolijohteiden tapauksessa vapautuvien elektronien lukumäärä on suhteellisen pienempi kuin metalleissa, mutta suurempi kuin eristeissä. Tämä sallii materiaalin läpi kulkevan virran erittäin rajoitetun johtavuuden. Kun materiaalin lämpötilaa nostetaan, enemmän elektroneja tulee johdinkaistaan, ja siten myös puolijohteen johtavuus kasvaa. Puolijohteessa on kahta tyyppiä olevia varauskuljettajia, valenssikaistalle vapautuneet elektronit ja vapaat kiertoradat, jotka tunnetaan yleisemmin reikinä. Reikien ja elektronien lukumäärä sisäisessä puolijohteessa on yhtä suuri. Sekä reikät että elektronit vaikuttavat virran virtaukseen. Kun potentiaalieroa sovelletaan, elektronit liikkuvat kohti suurempaa potentiaalia ja reiät liikkuvat kohti alempaa potentiaalia.

On monia materiaaleja, jotka toimivat puolijohteina, ja jotkut ovat elementtejä ja toiset ovat yhdisteitä. Pii ja germaanium ovat elementtejä, joilla on puolijohdeominaisuuksia, kun taas gallium-arsenidi on yhdiste. Yleensä ryhmän IV elementeillä ja ryhmien III ja V alkuaineiden yhdisteillä, kuten Gallium-arsenidillä, alumiinifosfidilla ja Gallium-nitridillä, on ominaiset puolijohdeominaisuudet..

Lisätietoja ulkoisista puolijohteista

Lisäämällä erilaisia ​​elementtejä puolijohdeominaisuuksia voidaan hienosäätää johtamaan enemmän virtaa. Lisäysprosessi tunnetaan dopinguna, kun taas lisätty materiaali tunnetaan epäpuhtauksina. Epäpuhtaudet lisäävät varausaineiden määrää materiaalissa, mikä mahdollistaa paremman johtavuuden. Toimitetun kantajan perusteella epäpuhtaudet luokitellaan hyväksyjiksi ja luovuttajiksi. Luovuttajat ovat materiaaleja, joissa hilassa on sitoutumattomia elektroneja, ja vastaanottajat ovat materiaaleja, jotka jättävät hilat reikiä. Ryhmän IV puolijohteissa ryhmän III elementit boori, alumiini toimivat vastaanottajana, kun taas ryhmän V elementit fosfori ja arseeni toimivat luovuttajina. Ryhmän II-V yhdistepuolijohteissa seleeni, telluuri toimivat luovuttajina, kun taas berryllium, sinkki ja kadmium toimivat vastaanottajana.

Jos epäpuhtaudeksi lisätään useita vastaanottaja-atomeja, reikien lukumäärä kasvaa ja materiaalissa on enemmän positiivisen varauksen kantajia kuin ennen. Siksi puolijohteita, jotka on seostettu akseptorin epäpuhtauksilla, kutsutaan positiivisen tyyppiseksi tai P-tyyppiseksi puolijohteeksi. Samalla tavalla puolijohdetta, joka on seostettu donoriepäpuhtauksilla, jotka jättävät materiaalin ylimäärin elektroneja, kutsutaan negatiivisen tyypin tai N-tyypin puolijohteeksi..

Puolijohteita käytetään erityyppisten diodien, transistorien ja niihin liittyvien komponenttien valmistukseen. Laserit, aurinkosähkökennot (aurinkokennot) ja valotunnistimet käyttävät myös puolijohteita.

Mitä eroa sisäisillä ja ulkoisilla puolijohteilla on??

• Puolijohteet, joita ei ole seostettu, tunnetaan sisäisiksi puolijohteiksi, kun taas epäpuhtauksilla seostettu puolijohdemateriaali tunnetaan ulkoisena puolijohteena..

• Positiivisten varauksen kantajien (reikien) ja negatiivisten varauksen kantajien lukumäärä on sisäisissä puolijohteissa yhtä suuri, kun taas epäpuhtauksia lisäämällä varauskantajien lukumäärä muuttuu; siten epätasainen ulkoisissa puolijohteissa.

• Sisäisillä puolijohteilla on suhteellisen alhainen johtavuus kuin ulkoisilla puolijohteilla.