Hvað er innskráður fylki?

Hvað er Intrinsic Semiconductor?

Skilgreining á Intrinsic Semiconductor

Svifmikil eru efni sem hafa leitöflu millileiðara og óleiðara. Svifmikil sem eru kemilega rennir, þ.e. án rýmdrautafella, kallaðar eru Intrinsic Semiconductors eða Undoped Semiconductors eða i-type Semiconductors. Þættirnar Intrinsic Semiconductors sem eru algengastar eru Silíci (Si) og Germán (Ge), sem tilheyra Hópi IV í stöðulindinni. Atómatal Si og Ge eru 14 og 32, sem gefur þeim elektrónröðina 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 og 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2, samsvarandi.

Bæði Si og Ge hafa fjóra elektrón í ytri, eða valenshóli sínum. Þessi valenselektrón eru aðstoðar fyrir leiðaratriðin svifmikilsins.

Kristalhlé Silícis (það er sama fyrir Germán) í tvívídd er eins og sýnt er á Mynd 1. Hér er séð að hvert valenselektrón á Si atómi parar við valenselektrónum nágranns Si atóms til að form bjugga bind.

Eftir að parun hefur verið framkvæmd, mangla Intrinsic Semiconductors frekari auðlenda aflgjafi, sem eru valenselektrón. Við 0K er valenshóllinn fullur, en leiðarhóllinn tómur. Engin valenselektrón hafa næg afli til að fara yfir forbannaða orkuhringinn, sem geymir Intrinsic Semiconductors sem óleiðara við 0K.

En við hermtömmu má hitakviða vera nokkur að búa til að brotta nokkur bjugg bind, þannig að mynda frekari elektrón eins og sýnt er á Mynd 3a. Elektrónin sem myndast flytja sig í leiðarhólinn frá valenshólinu, með að yfirleynast orkuhringinn (Mynd 2b). Í þessu ferli látur hvert elektrón eftir lykkju í valenshólinum. Elektrónin og lykkjur skapaðar á þennan hátt eru kölluð intrinsic charge carriers og eru aðstoðar fyrir leiðaratriðin sem sýnd eru af Intrinsic Semiconductor efni.

Þrátt fyrir að Intrinsic Semiconductors geti leitt við hermtömmu, er leitöflan þeirra læg á grundvelli fyrir fáu aflgjafa. Eftir að hiti hefur öruggað, brotta fleiri bjugg bind, mynda frekari elektrón. Þessi elektrón flýtast frá valenshólinum í leiðarhólinn, sem hefur áhrif á aukna leitöflu. Fjöldi elektróna (ni) er alltaf jafn fjölda lykkju (pi) í Intrinsic Semiconductor.

Við að leggja rafstraum á slíkan Intrinsic Semiconductor, geta elektrón-lykkju parun verið beðin að flæða undir áhrifum hans. Í þessu tilfelli flýtast elektrónin í móðir á áttina sem rafstraumin er lagður, en lykkjurnar flýtast í áttina sem rafstraumin er lagður eins og sýnt er á Mynd 3b. Þetta þýðir að áttin sem elektrónin og lykkjurnar flýtast er gegn áttum. Þetta er vegna þess að, sem elektrón á einhverju atómi flýtur til vinstri, eftir að láta lykkju eftir, tekur elektrón úr nágranni atóms pláss hans með að rekja saman við lykkjunni. En í þessu ferli, hefur hann látið eina lykkju eftir. Þetta má sjá sem hreyfingu lykkjunnar (til hægri hér) í svifmikil efni. Þessi tvær hreyfingar, þó að móti áttum, hafa áhrif á heildarflæði rafstraums í svifmikil efni.

Stærðfræðilega eru aflgjafatölur í Intrinsic Semiconductors gefnar með

Hér,

Nc er virkni aflgjafa í leiðarhólinum.

Nv er virkni aflgjafa í valenshólinum.

er Boltzmann fasti.

T er hiti.

EF er Fermi orka.

Ev bendir á stigi valenshólsins.

Ec bendir á stigi leiðarhólsins.

er Planck fasti.

mh er virkt massa lykkju.

me er virkt massa elektróns.