Céard is iad Sioláin Inmheánacha agus Sioláin Eimeartha?

Céard is Intrinsic Silicon agus Extrinsic Silicon?

Intrinsic Silicon

Is í an silicín éinimh chunraíoch. Is ábhar grúpa IV é an silicín. Tá ceithre eileactrón bailiúnach aige i mbailiúnas coibhneasta leis na ceithre eileactrón bailiúnach nua-aimseartha. Níl na heileactróin seo ar fáil do rith eileactraíochta. Mar sin, ag 0oK, díríonn an silicín inbhéideach mar insuláid. Nuair a éiríonn an teocht, briseann roinnt de na heileactróin bailiúnacha a n-dúshláin coibhneasta de bharr fuinnimhe téarmach. Cruthaíonn sé seo fógra, aitheanta mar uafás, áit a raibh an eileactrón. I measc eile, ag aon teocht níos airde ná 0oK, gann cuid de na heileactróin bailiúnacha sa chrystaal cunraíoch forráil chun band conduction ón valence band ag fágáil uafás sa valence band. Is é an t-energach seo thart ar 1.2 eV ag teocht seomra (i.e. ag 300oK) a bhfuil cothrom le band gap energy an silicín.

Sa chrystaal silicín inbhéideach, tá an líon uafás cothrom leis an líon eileactróin saor. Oir gach uafás a fágann an bonn coibhneasta ag cruthú uafás sa bhall briste. Ag teocht áirithe, cruthaítear leanúnach páirí eileactrón-uafás trí fhoinnimh téarmach, agus tuilleadh cothrom de pháirí a dtuigear arís. Mar sin, ag teocht áirithe i gcuid áirithe de silicín inbhéideach, fanann an líon páirí eileactrón-uafás an céanna. Is é seo staid comhréiteach. Mar sin, tá sé soiléir go bhfuil an comhdhéanach eileactrón saor n agus an comhdhéanach uafás p cothrom lena chéile, agus is é seo an comhdhéanach inbhéideach (ni). i.e, n = p = ni. Tá an struchtúr atomaí léirithe thíos.

Intrinsic Silicon ag 0oK

Intrinsic Silicon ag Teocht Seomra

Extrinsic Silicon

Is féidir an silicín inbhéideach a athrú i silicín exbhéideach nuair a dhótar é le córas mionsonraithe de mhionsonraí. Má dhótar é le hátom donóir (ábhair grúpa V), tar éis sin, bíonn sé mar cunraíoch n-type agus nuair a dhótar é le hátom glacadóir (ábhair grúpa III), bíonn sé mar cunraíoch p-type.

Má cuirtear mí-chomhordán grúpa V beag isteach i gcrystaal silicín inbhéideach. Is iad samplaí de mionsonraí grúpa V phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) agus bismuth (Bi). Tá cúig eileactrón bailiúnach acu. Nuair a ndíolraíonn siad átom Si, déanann ceithre eileactrón bailiúnach dúnada coibhneasta le haibtí comhcheangailte agus an cúigiú eileactrón nach bhfuil páirteach sa dúnadh coibhneasta agus is é a bhfuil sé láidir agus is féidir leis an t-átom aisigh gan moill. Is 0.05 eV an t-energach riachtanach don silicín le linn an eileactrón cúigiú a aisigh. Tugtar ainm mar donóir ar an sórt mionsonrach seo mar gur eileactróin saor a sholáthraíonn sé don crystaal silicín. Tá an silicín aitheanta mar n- type nó negative type silicon mar gur ionaitheacht é an eileactrón.

Téann an Level Energeach Fermi níos gaire don band conduction i silicín n-type. Anseo, méadaítear an líon eileactróin saor os cionn an comhdhéanaigh inbhéideach. Ar an láin, laghdaithear an líon uafás os cionn an comhdhéanaigh inbhéideach uafás mar gur mó an dóchas atá ann recombination de bharr an líon níos mó eileactróin saor. Is iad na heileactróin is mó.

Extrinsic Silicon le Mionsonrach Pentavalent

Má cuirtear mí-chomhordán grúpa III beag isteach i gcrystaal cunraíoch inbhéideach, ansin, díolraíonn siad átom silicín, abhair grúpa III cosúil le AI, B, IN triú eileactrón bailiúnach. Déanann na trí eileactrón seo dúnada coibhneasta le haibtí comhcheangailte ag cruthú uafás. Tugtar ainm mar glacadóirí ar an sórt mionsonrach seo. Tá an cunraíoch aitheanta mar p-type semiconductor mar gur luaitear gur ionaitheacht é an uafás.

Extrinsic Silicon le Mionsonrach Trivalent

Téann an Level Energeach Fermi níos gaire don band valence i semiconductors p-type. Méadaítear an líon uafás, agus laghdaithear an líon eileactróin i gcomparáid le silicín inbhéideach. I semiconductors p-type, is iad na huafás is mó.

Comhdhéanach Inbhéideach an Silicín

Nuair a léim eileactrón ón band valence go band conduction mar gheall ar spreagadh téarmaí, cruthaítear carriers saor i ngach band, i.e. eileactrón sa band conduction agus uafás sa band valence. Is é an comhdhéanach na carriers seo aithnítear mar comhdhéanach inbhéideach. Go práinneach, i gcrystaal silicín puire nó inbhéideach, tá an líon uafás (p) agus eileactróin (n) cothrom lena chéile, agus tá siad cothrom leis an comhdhéanach inbhéideach ni. Mar sin, n = p = ni

Bhaintear amach an líon na carriers seo ar an band gap energy. Do silicín, is é 1.2 eV an band gap energy ag 298oK, agus méadaítear an comhdhéanach inbhéideach sa silicín leis an méid teocht. Tá an comhdhéanach inbhéideach sa silicín le feiceáil,

Anseo, T = teocht sa scála absalúit

Is 1.01 × 1010 cm-3 an comhdhéanach inbhéideach ag 300oK. Ach is é an luach a ghníomhaíodh roimhe seo ná 1.5 × 1010 cm-3.