מה הם סיליקון פנימי וסיליקון חיצוני
מה הם סיליקון פנימי וסיליקון חיצוני?
סיליקון פנימי
סיליקון הוא אלמנט מוליך חיוני. סיליקון הוא חומר קבוצה IV. בעורק החיצוני שלו יש ארבעה אלקטרונים ולנטיים שנחוברים באמצעות קשרים קוולנטיים עם האלקטרונים הוולנטיים של ארבעת אטומי הסיליקון השכנים. אלקטרונים אלה אינם זמינים להעברת חשמל. לכן, בטמפרטורת 0oK, סיליקון פנימי מתנהג כמו מבודד. כאשר הטמפרטורה עולה, חלק מהאלקטרונים הוולנטיים מפרקים את הקשר הקוולנטי שלהם עקב אנרגיית חום. זה יוצר פער, המכונה חור, במקום בו היה האלקטרון. במילים אחרות, בכל טמפרטורה גבוהה יותר מ-0oK, חלק מהאלקטרונים הוולנטיים בגביש המוליך משיגים אנרגיה מספקת כדי לקפוץ מהפס הוולנטי לפס ההולכה והם משאירים מאחוריהם חור בפס הוולנטי. האנרגיה הזו היא בערך 1.2 eV בטמפרטורת החדר (כלומר, בטמפרטורה של 300oK), שווה לאנרגיית הפער בין הפסים בסיליקון.
בגביש הסיליקון הפנימי, מספר החורים שווה למספר האלקטרונים החופשיים. מכיוון שכל אלקטרון שמפריק את הקשר הקוולנטי תורם חור בכישור שנשבר. בטמפרטורה מסוימת, זוגות אלקטרון-חור חדשים נוצרים באופן מתמיד על ידי אנרגיית חום, בעוד מספר שווה של זוגות מתאחדים מחדש. לכן, בטמפרטורה מסוימת בנפח מסוים של סיליקון פנימי, מספר הזוגות אלקטרון-חור נשאר קבוע. זהו מצב שיווי משקל. לכן, ברור שבמצב שיווי המשקל, הריכוז של אלקטרונים חופשיים n והריכוז של חורים p שווים אחד לשני, וזהו דבר אחר מאשר ריכוז נושאי המטען הפנימי (ni). כלומר, n = p = ni. מבנה האטום מוצג להלן.
סיליקון פנימי בטמפרטורת 0oK
סיליקון פנימי בטמפרטורת החדר
סיליקון חיצוני
סיליקון פנימי יכול להפוך לסיליקון חיצוני כאשר הוא מדוסע עם כמות מבוקרת של דופנטים. כאשר הוא מדוסע עם אטום תורם (יסודות קבוצה V) הוא הופך למוליך n-טיפוסי וכשמדוסעים אותו עם אטומים מקבלים (יסודות קבוצה III) הוא הופך למוליך p-טיפוסי.
בהוספת כמות קטנה של יסוד קבוצה V לגביש סיליקון פנימי. דוגמאות ליסודות קבוצה V הן פוספור (P), ארסן (As), אנטימון (Sb) וביסמוט (Bi). להם יש חמישה אלקטרונים ולנטיים. כאשר הם מחליפים אטום Si, ארבעה אלקטרונים ולנטיים יוצרים קשרים קוולנטיים עם אטומים שכנים והאלקטרון החמישי, שאינו משתתף ביצירת הקשר הקוולנטי, מחובר בלא מעבר לאטום האם וניתן לו להתפנות בקלות מהאטום כאלקטרון חופשי. האנרגיה הנדרשת为此，我将继续翻译剩下的部分：
```html
להוצאת האלקטרון החמישי היא בערך 0.05 eV. סוג זה של זיהום קרוי תורם כי הוא תורם אלקטרונים חופשיים לגביש הסיליקון. הסיליקון מכונה n-טיפוס או סיליקון שלילי מאחר שהאלקטרונים הם חלקיקים טעונים שלילית. רמת האנרגיה של פרמי מתקרבת לפס ההולכה בסיליקון n-טיפוסי. כאן מספר האלקטרונים החופשיים עולא מעל הריכוז הפנימי של האלקטרונים. מצד שני, מספר החורים יורד מעל הריכוז הפנימי של החורים בשל הסיכוי הגדול יותר להתאחד מחדש עקב מספר גדול יותר של ריכוז אלקטרונים חופשיים. אלקטרונים הם נושאי המטען הרוב. סיליקון חיצוני עם זיהום פנטוואלנטי אם מוסיפים כמות קטנה של יסודות קבוצה III לגביש מוליך פנימי, אז הם מחליפים אטום סיליקון, יסודות קבוצה III כמו AI, B, IN יש להם שלושה אלקטרונים ולנטיים. שלושה אלקטרונים אלה יוצרים קשרים קוולנטיים עם אטומים שכנים ומייצרים חור. סוגי אטומים זיהום אלה מכונים מקבלים. המוליך מכונה מוליך p-טיפוסי מאחר שהחור נחשב כטעון חיובית. סיליקון חיצוני עם זיהום טריוואלנטי רמת האנרגיה של פרמי במוליכים p-טיפוסיים מתקרבת לפס הוולנטי. מספר החורים עולה, בעוד מספר האלקטרונים יורד בהשוואה לסיליקון פנימי. במוליכים p-טיפוסיים, החורים הם נושאי המטען הרוב. ריכוז נושאי מטען פנימי בסיליקון כאשר אלקטרון קופץ מהפס הוולנטי לפס ההולכה עקב התלהבות תרמית, נוצרים נושאי מטען חופשיים בשני הפסים, שהם אלקטרון בפס ההולכה וחור בפס הוולנטי. הריכוז של נושאי המטען הללו מכונה ריכוז נושאי מטען פנימי. למעשה, בגביש סיליקון טהור או פנימי, מספר החורים (p) ואלקטרונים (n) שווים אחד לשני, והם שווים לריכוז נושאי מטען פנימי ni. לכן, n = p = ni מספר הנושאים зависит מהאנרגיה בין הפסים. עבור סיליקון, האנרגיה בין הפסים היא 1.2 eV בטמפרטורה של 298oK, ריכוז נושאי מטען פנימי בסיליקון עולה עם עליית הטמפרטורה. ריכוז נושאי מטען פנימי בסיליקון נתון על ידי, כאן, T = הטמפרטורה בסולם.absolute ריכוז נושאי המטען הפנימי בטמפרטורה של 300oK הוא 1.01 × 1010 cm-3. אך הערך המתקבל בעבר הוא 1.5 × 1010 cm-3. 
