Għalxi huwa l-Żilġjoni Intriżiċi u l-Żilġjoni Estriżiċi?

X’ jew il-Silicon Intriżi u l-Silicon Ekstriżi?

Il-Silicon Intriżi

Il-silicon huwa element semikonduktör importanti. Il-silicon huwa materjal tal-grupp IV. F’dak il-lanġas esternu, għandu erbgħa elettroni valenċi li huma magħquda b’magħluq kovalenti mal-elettroni valenċi ta’ erbgħa atomi tas-silicon ħdik. Dawn l-elettroni valenċi mhumiex disponibbli għall-elettricità. Allura, f’0oK, il-silicon intriżi jittieħel bħala isolatur. Meta ttemperatura tgħallem, xi elettroni valenċi jispiċċaw magħluqhom kovalenti minħabba l-enerġija termika. Dan jiġġenera spazju vojt, magħruf bħala buċa, fejn kellu l-elettron. B’mod differenti, fl-temperature akbar minn 0oK, xi elettroni valenċi fi krystal semikonduktör jgħibu energija suffizzienti biex jisilġu mill-band tal-valenċi għal band tal-konduzzjoni u jwasslu buċa fil-band tal-valenċi. Din l-enerġija hija approssimativament 1.2 eV ft-temperature tal-ġewna (jiġifieri, f’300oK) li hi l-istess bħala l-enerġija tal-band gap tas-silicon.

Fl-krystal tas-silicon intriżi, in-numru tal-buċiet huwa l-istess bħal in-numru tal-elettroni liberi. Skont meta l-elettron jara magħluq kovalenti, jkontribuixxu buċa fit-trid maqsum. Fl-temperature partikulari, ċavetta elettron-buċa qed jiġu kkreati kontinwament minn l-enerġija termika, waqt li in-numru ugwali ta’ pereżji jirrekomponu. Għalhekk, fl-temperature partikulari, fid-volum partikulari tas-silicon intriżi, in-numru tal-pereżji elettron-buċa jirriman l-istess. Dan huwa stat ekwilibri. Għalhekk, huwa ovvju li fl-ekwilibri, ikonċentrazzjoni tal-elettroni liberi n u l-ikonċentrazzjoni tal-buċiet p huma l-istess, u dan huwa l-ikonċentrazzjoni tal-portaturi tal-carica intriżi (ni). Jiġifieri, n = p = ni. Is-silġ tal-atomu huwa skont id-din:

Il-Silicon Intriżi f’0oK

Il-Silicon Intriżi f’t-temperature tal-ġewna

Il-Silicon Ekstriżi

Il-silicon intriżi jista’ jiġi mutox fis-silicon ekstriżi meta jiġi doped b’ammont ta’ dopants kontrollat. Meta jiġi doped b’atom donatur (elementi tal-grupp V) jiġi semikonduktör ta’ tip n, u meta jiġi doped b’atom acceptor (elementi tal-grupp III) jiġi semikonduktör ta’ tip p.

Meta ammont żghir ta’ element tal-grupp V jiġi żidiet fl-krystal tas-silicon intriżi. L-esempi tal-elementi tal-grupp V huma l-fosforu (P), l-arseniku (As), l-antimonju (Sb) u l-bismutu (Bi). Hemm ħames elettroni valenċi. Meta jiġu sostiġit atom tas-silicon, l-erbgħa elettroni valenċi jagħmlu magħluq kovalenti mal-atomi ħdik, u l-hames elettron li ma jipartiċipa mhux fil-magħluq kovalenti jkun magħqud ħafif mal-atom orijinali u jista’ jiġi liberu b’mod facil. L-enerġija neċessarja għal din l-opera, jiġifieri għal rilaxx il-hames elettron, hija suġġerita bħala 0.05 eV. Dan it-tip ta’ impurità jiġi magħruf bħala donatur għax jiġi kontribwit elettroni liberi lill-krystal tas-silicon. Il-silicon huwa magħruf bħala tip n jew tip negattiv tas-silicon għax l-elettroni huma partiċelli negattivi.

L-Enerġija Fermi tiġi aktar qrib lil band tal-konduzzjoni fis-silicon ta’ tip n. Hawn, in-numru tal-elettroni liberi jiżdied fuq l-ikonċentrazzjoni intriżi tal-elettroni. L-aħar, in-numru tal-buċiet jiġi imqass fuq l-ikonċentrazzoni intriżi tal-buċiet għax hemm probabbiltà iktar kbira ta’ rekompozizzjoni minħabba l-ammont iktar kbir tal-elettroni liberi. L-elettroni huma l-karrieri tal-carica maggioritarji.

Il-Silicon Ekstriżi b’Impurità Pentavalenti

Jekk ammont żghir ta’ elementi tal-grupp III jiġi żidiet fl-krystal semikonduktör intriżi, dawn jiġu sostituit atom tas-silicon, l-elementi tal-grupp III kif AI, B, IN għandhom tliet elettroni valenċi. Dawn it-tliet elettroni jagħmlu magħluq kovalenti mal-atomi ħdik u jiġi ġenerat buċa. Dawn it-tip ta’ atomi tal-impurità huma magħrufa bħala acceptors. Il-semikonduktör huwa magħruf bħala semikonduktör ta’ tip p għax il-buċa hi suppost li tkun cariġata positivament.

Il-Silicon Ekstriżi b’Impurità Trivalenti

L-enerġija Fermi fil-semikonduktör ta’ tip p tiġi aktar qrib lil band tal-valenċi. In-numru tal-buċiet jiżdied, waqt li in-numru tal-elettroni jiġi imqass rispetto tas-silicon intriżi. Fil-semikonduktör ta’ tip p, il-buċiet huma l-karrieri tal-carica maggioritarji.

L-Ikonċentrazzjoni tal-Karrieri Intriżi tas-Silicon

Meta elettron jiġi msilġ mill-band tal-valenċi għal band tal-konduzzjoni minħabba l-ebbu termiku, jiġu kkreati karrieri liberi f’dawn il-band, jiġifieri elettron fl-band tal-konduzzjoni u buċa fl-band tal-valenċi. L-ikonċentrazzjoni ta’ dawn il-karrieri hija magħrufa bħala l-ikonċentrazzjoni tal-karrieri intriżi. Prattikament, fl-krystal tas-silicon puru jew intriżi, in-numru tal-buċiet (p) u tal-elettroni (n) huma l-istess, u huma l-istess bħala l-ikonċentrazzjoni tal-karrieri intriżi ni. Għalhekk, n = p = ni

In-numru ta’ dawn il-karrieri jdependi mill-enerġija tal-band gap. Għas-silicon, l-enerġija tal-band gap hija 1.2 eV f’298oK, l-ikonċentrazzjoni intriżi tas-silicon jiżdied meta ttemperatura tiżdied. L-ikonċentrazzjoni tal-karrieri intriżi tas-silicon hija data bħal,

Hawn, T = ttemperatura f’scala assoluta

L-ikonċentrazzjoni tal-karrieri intriżi f’300oK hija 1.01 × 1010 cm-3. Isemma l-valur preċedentement akċettat kien 1.5 × 1010 cm-3.