څه ده سیلیکون پر اصلۍ او غیر اصلۍ؟
د ناخپې سیلیکون او د بیرونی سیلیکون څه دي؟
ناخپې سیلیکون
سیلیکون د اهمیتمن عنصر د سیمیکانډر مواد دی. سیلیکون د چهارم ګروپ د مادې دی. دا د څوړنې څخه چهار ویلونټ الکترون لري چې د څوړنې سیلیکون اتمونو سره کووالنټ پینډ ترسره کوي. دا ویلونټ الکترونونه د برق دامنه لپاره موجود نه دي. په 0oK کې ناخپې سیلیکون داینسولیټر په توګه روان کوي. د درجه تود لوړ شوې وخت، ځانګړي ویلونټ الکترونونه د حرارتې طاقت له لاسه کوونکي پینډ ترسره کوي. دا د الکترون جا د خالۍ ښکاره کوي، د هغه ځای د هولې په نوم شته. بلکه د هر درجه تود چې د 0oK وروسته وي، د سیمیکانډر کریسټال څخه چېږي د ویلونټ باند څخه د کانډکشن باند ته ځي او د ویلونټ باند څخه یو هوله وړاندې کوي. دا انرژی د 300oK (د ځمکې درجه تود) په ډول د 1.2 eV دی چې د سیلیکون د باند ګاپ انرژی دی.
د ناخپې سیلیکون کریسټال کې د هولو څوړنې د آزاد الکترونو څوړنې سمون دي. د هر الکترون د کووالنټ پینډ له لاسه کوونکې د هغه پینډ څخه یو هوله وړاندې کوي. د یو ځای د درجه تود څخه، د حرارتې طاقت له لاسه نوې الکترون-هولې جوړه جوړ شي، او یو سمون جوړه د هم لاسه کوي. په دې توګه د یو ځای د درجه تود په یو ځانګړي حجم کې د الکترون-هولو جوړو څوړنې سمون دي. دا د تعادل حالت دی. په دې حالت کې، د آزاد الکترونو غوره n او د هولو غوره p د یو بل څخه سمون دي، او دا د ناخپې شارج کاري غوره ni دی. یعنی n = p = ni. د اتمي ساختور په پای کې نښې شوې دی.
ناخپې سیلیکون په 0oK کې
ناخپې سیلیکون په ځمکې درجه تود کې
بیرونی سیلیکون
ناخپې سیلیکون په ځای کې چې د کنټرول شوي مقدار د دوپنټ موادو سره دوپ شي، د بیرونی سیلیکون تبدیل کیږي. چې چې د دوپنټ اتم (د ګروپ V عناصر) سره دوپ شي، دا د n-نوع سیمیکانډر شي او چې چې د قبول کوونکي اتمونو (د ګروپ III عناصر) سره دوپ شي، دا د p-نوع سیمیکانډر شي.
که یو کم مقدار د ګروپ V عنصر د ناخپې سیلیکون کریسټال ته اضافه شي. د ګروپ V عناصرو مثالونه فسفور (P)، آرسینیک (As)، انتیمون (Sb) او بیسموت (Bi) دي. دا پنځه ویلونټ الکترون لري. چې چې دا د سیلیکون اتم جابجا کړي، څوړنې ویلونټ الکترون د څوړنې اتمونو سره کووالنټ پینډ ترسره کوي او پنځمه الکترون چې د کووالنټ پینډ ترسره کولو لپاره شریک نه وي، د والد اتم سره ګټه ترسره کوي او آسانه د اتم له لاسه کېږي او د آزاد الکترون په توګه ښکاره کوي. د سیلیکون له لاسه د پنځمه الکترون ترسره کولو لپاره په ډول د 0.05 eV انرژی ضروري دی. دا ډول د ډوپر نوميږي چې چې دا د سیلیکون کریسټال ته آزاد الکترون وړاندې کوي. د سیلیکون د n-نوع يا منفي نوع دی چې چې د الکترونو منفي شارج شوي ذرات دي.
د n-نوع سیلیکون کې د فرمی انرژي سطح به د کانډکشن باند نږدې کېږي. په دې کې د آزاد الکترونو څوړنې د ناخپې غورې په پرتله لوړ شوي. د بلاندې طرفه، د هولو څوړنې د ناخپې غورې په پرتله کم شوي چې چې د آزاد الکترونو غورې لوړ شوې ده. د الکترونو څوړنې د اکثریت شارج کاري دي.
د بیرونی سیلیکون په پنځویلې دوپنټو سره
که یو کم مقدار د ګروپ III عناصر د ناخپې سیمیکانډر کریسټال ته اضافه شي، دا د سیلیکون اتم جابجا کړي، د ګروپ III عناصرو مثالونه AI, B, IN دي چې چې د څوړنې ویلونټ الکترون لري. دا څوړنې ویلونټ الکترون د څوړنې اتمونو سره کووالنټ پینډ ترسره کوي او د هولې په نوم ښکاره کوي. دا ډول د ډوپر اتمونو د قبول کوونکي نوميږي. د سیمیکانډر په d-نوع سیمیکانډر په توګه شته چې چې د هولې مثبت شارج شوي ذرات ده.
د بیرونی سیلیکون په سه ویلونټ دوپنټو سره
د p-نوع سیمیکانډر کې د فرمی انرژي سطح به د ویلونټ باند نږدې کېږي. د هولو څوړنې لوړ شوي، او د الکترونو څوړنې په پرتله د ناخپې سیلیکون کې کم شوي. د p-نوع سیمیکانډر کې د هولو څوړنې د اکثریت شارج کاري دي.
سیلیکون د ناخپې شارج کاري غوره
که یو الکترون د حرارتې طاقت له لاسه د ویلونټ باند ته د کانډکشن باند ته ځي، د دوه باندونو کې آزاد کاريونه جوړ شي چې چې د کانډکشن باند کې الکترون او د ویلونټ باند کې هوله دی. دا کاريونو څوړنې د ناخپې شارج کاري غوره نوميږي. پراکټيکي طور په پاک يا ناخپې سیلیکون کریسټال کې د هولو څوړنې (p) او الکترونو (n) د یو بل څخه سمون دي، او دا د ناخپې شارج کاري غوره ni دی. په دې توګه n = p = ni
د دې کاريونو څوړنې د باند ګاپ انرژي پر وړاندې کېږي. د سیلیکون لپاره د باند ګاپ انرژی د 1.2 eV دی چې چې د 298oK کې. د سیلیکون د ناخپې شارج کاري غوره د درجه تود لوړیدو سره لوړ کېږي. د سیلیکون د ناخپې شارج کاري غوره د دې توګه وړاندې کېږي،
هندا T = درجه تود د مطلق مقیاس کې
د 300oK کې د ناخپې شارج کاري غوره د 1.01 × 1010 cm-3 دی. که ځکه چې د په ورته ډول د 1.5 × 1010 cm-3 قبول شوې مقدار دی.
