Intrinsic Semiconductor деген не?

Интрасенiconductor деген не?

Интрасенiconductor түсіндірмесі

Семикондуктор - бұл өнімдер мен изоляторлардың арасында жатқан қабылдау күшіне ие материал. Кимиялық таза, яғни қосылыстарсыз семикондукторлар Интрасенiconductor немесе Допингсіз Семикондуктор немесе i-түрі Семикондуктор деп аталады. Ең жиі кездесетін интрасенкондукторлар - Кремний (Si) және Германий (Ge), олар периодтық жүйедегі IV тобына тəуелсіз. Si және Ge атомдарының атомдық нөмірлері 14 және 32, сондықтан олардың электрондық конфигурациялары сәттік 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 және 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 болады.

Екеуі де Si және Ge өзара құрылымдағы немесе валентті шелекте төрт электронға ие. Бұл валентті электрондар семикондукторлардың өнімдердің қасиеттері үшін жоғары.

Кремний (Германий үшін де солай) кристалдық құрылымы екі өлшемде мысалы Figure 1. Жазылған. Мұнда көрсетілгенімен, әрбір Si атомының валентті электрондары жанарты Si атомының валентті электрондарымен кооваленттік байланысқа ие болады.

Жұптасқаннан кейін, интрасемикондукторларда өзгеше зарядтық көшетшілер, құпия электрондар, жоқ. 0K температурасында, валентті шелек толық, ал өнімдер шелек бос. Валентті электрондардың қалайсы да энергиясы эсептеу үшін жеткіліксіз, сондықтан интрасемикондукторлар 0K температурасында изолятор ретінде әсер етеді.

Бірақ комната температурасында, термодинамикалық энергия біраз кооваленттік байланыстарды жұмсауға әкелуі мүмкін, сондықтан Figure 3a. Мысалы көрсетілгендей, бос электрондар пайда болады. Осындай түрде пайда болған электрондар өнімдер шелектен валентті шелекке өтуге қатысады, энергиялық барьерді жеңіп (Figure 2b). Бұл процессінде әрбір электрон өзінің орнында бір құпия қалдырады. Нышандалған сызықтармен қоршалған электрондар және құпиялар интрасемикондуктор материалының өнімдердің қасиеттері үшін жоғары.

Хотя интрасемикондукторлар комната температурасында өнімдерге қабылдау мүмкін, өнімдерің қасиеттері төмен, өйткені қосымша зарядтық көшетшілер аз. Температура өсіп, көбірек кооваленттік байланыстар жұмыс істейді, бос электрондар пайда болады. Бұл электрондар валентті шелектен өнімдер шелекке өтуге қатысады, өнімдерің қасиеттері өседі. Интрасемикондукторда электрондардың (ni) саны құпиялардың (pi) санына тең.

Мұндай интрасемикондукторға электр өрісі қолданылғанда, электрон-құпия парлары оның таасына қарай жылжып отыруы мүмкін. Бұл жағдайда, электрондар қолданылған өріс пен қарама-қарсы бағытта, ал құпиялар электр өрісінің бағытында жылжып отырады, Figure 3b. Мысалы көрсетілген. Бұл, электрондар мен құпиялардың жылжуы бір-біріне қарама-қарсы бағытта болатынын білдіреді. Бұл екі жылжу, қарама-қарсы бағытта болғанымен, семикондуктордағы жалпы ағыс ағысуына әкеледі.

Математикалық түрде интрасемикондукторлардағы зарядтық көшетшілер сиректигі мына формула арқылы беріледі

Мұнда,

N c - өнімдер шелектегі нақты заттың сиректигі.

Nv - валентті шелектегі нақты заттың сиректигі.

- Болцман тұрақтысы.

T - температура.

EF - Ферми энергиясы.

Ev - валентті шелектің деңгейі.

Ec - өнімдер шелектің деңгейі.

- Планк тұрақтысы.

mh - құпияның өзгерген массасы.

me - электрондың өзгерген массасы.