Разница между собственным и внешним полупроводником

Внутренний против Внешнего Полупроводника

Примечательно, что современная электроника основана на одном типе материала - полупроводниках. Полупроводники - это материалы, которые имеют промежуточную проводимость между проводниками и изоляторами. Полупроводниковые материалы использовались в электронике еще до изобретения полупроводниковых диодов и транзисторов в 1940-х годах, но после этого полупроводники нашли широкое применение в области электроники. В 1958 году изобретение интегральных микросхем Джеком Килби из Texas Instruments подняло использование полупроводников в области электроники до беспрецедентного уровня..

Естественно, полупроводники обладают свойством проводимости благодаря свободным носителям заряда. Такой полупроводник, материал, который естественным образом проявляет полупроводниковые свойства, известен как собственный полупроводник. Для разработки современных электронных компонентов были улучшены полупроводники для обеспечения большей проводимости за счет добавления материалов или элементов, которые увеличивают количество носителей заряда в полупроводниковом материале. Такой полупроводник известен как внешний полупроводник.

Подробнее о внутренних полупроводниках

Проводимость любого материала обусловлена ​​электронами, высвобождаемыми в зону проводимости при термическом перемешивании. В случае собственных полупроводников число высвобождаемых электронов относительно меньше, чем в металлах, но больше, чем в изоляторах. Это позволяет очень ограниченную проводимость тока через материал. Когда температура материала увеличивается, больше электронов входит в зону проводимости, и, следовательно, проводимость полупроводника также увеличивается. В полупроводнике есть два типа носителей заряда: электроны, высвобождаемые в валентную зону, и свободные орбитали, более известные как дырки. Количество дырок и электронов в собственном полупроводнике равно. И дыры, и электроны вносят свой вклад в протекание тока. Когда применяется разность потенциалов, электроны движутся к более высокому потенциалу, а дырки движутся к более низкому потенциалу..

Есть много материалов, которые действуют как полупроводники, и некоторые являются элементами, а некоторые являются соединениями. Кремний и германий являются элементами с полупроводниковыми свойствами, а арсенид галлия - это соединение. Обычно элементы в группе IV и соединения из элементов групп III и V, такие как арсенид галлия, фосфид алюминия и нитрид галлия, проявляют внутренние полупроводниковые свойства.

Подробнее о внешних полупроводниках

Добавляя различные элементы, свойства полупроводника могут быть улучшены для проведения большего тока. Процесс добавления известен как легирование, в то время как добавляемый материал известен как примеси. Примеси увеличивают количество носителей заряда в материале, обеспечивая лучшую проводимость. На основании предоставленного носителя примеси классифицируются как акцепторы и доноры. Доноры - это материалы, у которых есть несвязанные электроны в решетке, а акцепторы - это материалы, которые оставляют дыры в решетке. Для полупроводников группы IV элементы III группы Бор, алюминий действуют в качестве акцепторов, а элементы группы V Фосфор и мышьяк действуют в качестве доноров. Для составных полупроводников группы II-V в качестве доноров выступают селен, теллур, а в качестве акцепторов - бериллий, цинк и кадмий..

Если в качестве примеси добавлено несколько акцепторных атомов, число дырок увеличивается, и материал имеет избыток положительных носителей заряда, чем раньше. Поэтому полупроводник, легированный акцепторной примесью, называется полупроводником положительного типа или P-типа. Точно так же полупроводник, легированный донорной примесью, который оставляет материал в избытке электронов, называется полупроводником отрицательного типа или N-типа..

Полупроводники используются для производства различных типов диодов, транзисторов и связанных с ними компонентов. Лазеры, фотогальванические элементы (солнечные элементы) и фотодетекторы также используют полупроводники.

В чем разница между собственными и внешними полупроводниками?

• Полупроводники, которые не легированы, известны как собственные полупроводники, в то время как полупроводниковые материалы, легированные примесями, известны как внешние полупроводники..

• Количество положительных носителей заряда (дырок) и отрицательных носителей заряда одинаково в собственных полупроводниках, в то время как при добавлении примесей количество носителей заряда изменяется; следовательно, неравен в внешних полупроводниках.

• Собственные полупроводники имеют относительно более низкую проводимость, чем внешние полупроводники..