Den elektriska egenskapen hos ett material som ligger mellan isolator såväl som förare är känt som ett halvledarmaterial. De bästa exemplen på halvledare är Si och Ge. Halvledare klassificeras i två typer, nämligen inneboende halvledare och yttre halvledare (P-typ och N-typ). Den inneboende typen är ren typ av halvledare medan en omfattande typ innehåller föroreningar för att göra ledande. Vid rumstemperatur blir konduktiviteten hos inneboende noll medan den yttre blir lite ledande. Den här artikeln diskuterar en översikt över inneboende halvledare och yttre halvledare med dopnings- och energibanddiagram.

Vad är Intrinsic Semiconductor?

Inneboende halvledare definition är att en halvledare som är extremt ren är en inneboende typ. På energibandskonceptet blir konduktiviteten för denna halvledare noll vid rumstemperatur, vilket visas i följande figur. De inneboende halvledarexemplen är Si & Ge.

Intrinsic Semiconductor

I ovanstående energiband I diagram är ledningsbandet tomt medan valensbandet fylls helt. När temperaturen har höjts kan en del värmeenergi tillföras den. Så elektronerna från valensbandet matas mot ledningsbandet genom att lämna valensbandet.

“för noderna i ett nätverk att kommunicera ”

Energiband

Flödet av elektroner när det når från valens till ledningsbandet är slumpmässigt. Hålen som bildas i kristallen kan också flyta var som helst fritt. Så, halvledarens beteende kommer att visa en negativ TCR ( temperaturkoefficient för motstånd ). TCR betyder att när temperaturen ökar kommer materialets resistivitet att minska och konduktiviteten ökas.

Energibanddiagram

Vad är Extrinsic Semiconductor?

För att göra en halvledare som ledande, tillsätts vissa föroreningar som kallas yttre halvledare. Vid rumstemperatur kommer denna typ av halvledare att leda en liten ström men det är inte till hjälp att göra en mängd olika elektroniska enheter . För att göra halvledaren ledande kan därför en liten mängd lämplig förorening tillföras materialet genom dopningsprocessen.

Extrinsic Semiconductor

Doping

Processen att lägga till orenheter till en halvledare kallas doping. Mängden föroreningar som tillsätts materialet måste kontrollera i den yttre halvledarberedningen. I allmänhet kan en orenhetsatom tillsättas till 108 atomer i en halvledare.

Genom att lägga till orenheten, nej. hål eller elektroner kan ökas för att göra det ledande. Till exempel, om en pentavalent orenhet inkluderar 5 valenselektroner som läggs till en ren halvledare så kommer nej. av elektroner kommer att finnas. Baserat på vilken typ av förorening som tillsätts, kan den yttre halvledaren klassificeras i två typer som halvledare av N-typ och halvledare av P-typ.

Bärarkoncentration i inneboende halvledare

I denna typ av halvledare, när valenselektronerna skadar den kovalenta bindningen och rör sig in i ledningsbandet, kommer två typer av laddningsbärare att genereras som hål och fria elektroner.
Nejet. av elektroner för varje enhetsvolym inom ledningsbanden annars kommer nr. av hål för varje enhetsvolym inom valensbandet är känd som bärarkoncentration i en inneboende halvledare. På liknande sätt kan elektronbärarkoncentration definieras som nr. av elektroner för varje enhetsvolym inom ledningsbandet medan nr. hål för varje enhetsvolym inom valensbandet kallas hålbärarkoncentration.

I inneboende typ kan elektronerna som alstras inom ledningsbandet motsvara nej. av hål som genereras i valensbandet. Därför är koncentrationen av elektronbärare ekvivalent med koncentrationen av hålbärare. Så det kan ges som

ni = n = p

Där 'n' är koncentrationen av elektronbärare, är 'P' koncentrationen av hålets bärare och 'ni' är koncentrationen av inneboende bärare

I valensbandet kan hålets koncentration skrivas som

P = Nv e - (E_F-ÄR_V)/TILL_BT

I ledningsbandet kan koncentrationen av elektron skrivas som

N = P = Nc e - (E_C-ÄR_F)/TILL_BT

I ovanstående ekvation är ”KB” Boltzmann-konstanten

'T' är den totala temperaturen för halvledare av inneboende typ

'Nc' är den effektiva densiteten av tillstånd inom ledningsbandet.

'Nv' är den effektiva densiteten av tillstånd inom valensbandet.

Konduktiviteten hos inneboende halvledare

Denna halvledares beteende är som en perfekt isolator vid noll grader temperatur. För att vid denna temperatur är ledningsbandet tomt, valensbandet är fullt och för ledning finns det inga laddningsbärare. Men vid rumstemperatur kan den termiska energin räcka för att göra ett stort nej. av elektronhålspar. Närhelst ett elektriskt fält appliceras på en halvledare, och då kommer elektronflöden att finnas där på grund av elektronernas rörelse i en riktning och hål i omvänd riktning

För en metall blir strömtätheten J = nqEi

Strömtätheten i en ren halvledare på grund av flödet av hål och elektroner kan anges som

Jn = nqE ^_n

Jp = pqE ^_sid

I ovanstående ekvationer är 'n' koncentrationen av elektroner och 'q' är laddningen på hål / elektron, 'p' är koncentrationen av hål, 'E' är det applicerade elektriska fältet, 'µ'n är elektronmobilitet och 'µ'p är hålens rörlighet.

Densiteten hos hela strömmen är

J = Jn + Jp

= nqEµ_n+ pqE_sid

Jag =qE (nµ_n+ p ^_sid)

Där J = σE, kommer ekvationen att vara

σE ==qE (nµ_n+ p ^_sid)

σ = q (nµ_n+ p ^_sid)

Här är σ ledningsförmågan hos halvledare

Nejet. av elektroner är lika med nej. hål i den rena halvledaren så n = p = ni

'Ni' är bärarkoncentrationen av inneboende material, så

J =q (niµ_n+ ni ^_sid)

Den rena halvledarkonduktiviteten kommer att vara

σ=q (niµ_n+ ni ^_sid)

σ=qni (µ_n+ ^_sid)

Så ledningsförmågan hos ren halvledare beror huvudsakligen på inneboende halvledare och elektroner & hålrörlighet.

Vanliga frågor

1). Vad är en inneboende och yttre halvledare?

Den rena typen av halvledare är den inneboende typen medan den yttre är den halvledare i vilken föroreningar kan tillsättas för att göra den ledande.

2). Vilka är exemplen på inneboende typ?

De är kisel och germanium

3). Vilka är typerna av yttre halvledare?

De är halvledare av P-typ och N-typ

4) Varför används yttre halvledare vid tillverkning av elektronik?

Eftersom den elektriska ledningsförmågan hos den yttre typen är hög jämför med inneboende. Så dessa är användbara vid utformning av transistorer, dioder etc.

5). Vad är konduktiviteten hos inneboende?

I en halvledare har föroreningar och strukturella defekter en extremt låg koncentration kallas ledningsförmågan hos inneboende.

Således handlar det här om ett översikt över Intrinsic Semiconductor och Extrinsic Semiconductor och energibanddiagram med dopning. Här är en fråga till dig, vad är inneboende temperatur?