Intrinsic va Extrinsic Silitsiy nima?

Intrinsic va Extrinsic Silicon nima?

Intrinsic Silicon

Silicon - bu muhim element va poluprovodnik. Silicon IV guruh materialidir. Tashqari orbitasida uchta valent elektron bor, ular qo'shma bog'liqlar orqali yaqin joylashgan boshqa silicon atomlari bilan bog'langan. Bu valent elektronlar elektr energiyasi uchun mavjud emas. Shunday qilib, OoK temperaturada intrinsic silicon izolyator sifatida davrandi. Temperatura oshganda, ba'zi valent elektronlar issiq energiya tufayli qo'shma bog'liqlarini buzadi. Bu bo'sh joy, yoki elektron bo'lgan joyda “delik” yaratadi. Boshqacha qilib aytganda, 0oK dan yuqori har qanday temperaturada, poluprovodnik kristallidagi ba'zi valent elektronlar valent zonadan konduktiv bandga o'tish uchun yetarli energiyani oldi va valent bandda delik qoldirdi. Bu energiya odatiy havo sharoitlarida (300oK) 1.2 eV ga teng, bu siliconning band gap energiyasiga teng.

Intrinsic silicon kristallida, deliklar soni ozroq elektronlar soniga teng. Har bir elektron qo'shma bog'liqni tark etganda, buzilgan bog'liqda delik yaratadi. Aniqlikka erishgan temperaturada, yangi elektron-delik jupalari issiq energiya tufayli doimiy ravishda yaratiladi, va aniq sonidagi jupalarga qaytadan birlashadi. Shunday qilib, aniq temperaturada aniq hajmdagi intrinsic siliconda elektron-delik jupalari soni o'zgarib turmaydi. Bu tasir-munasibat holati. Demak, tasir-munasibat holatida, bepul elektronlar to'plami n va deliklar to'plami p bir-biriga teng, bu hech narsa emas, faqat intrinsic zaryad carrier to'plamining konsentratsiyasi (ni). Ya'ni, n = p = ni. Atom struktura quyidagicha ko'rsatilgan.

0oK temperaturadagi Intrinsic Silicon

Odatiy havo sharoitidagi Intrinsic Silicon

Extrinsic Silicon

Intrinsic silicon kontrollangan miqdordagi dopantlar bilan o'rnatilganda extrinsic siliconga aylanadi. U donor atomi (V guruh elementlari) bilan o'rnatilsa, n-tur poluprovodnikka, acceptor atomi (III guruh elementlari) bilan o'rnatilsa, p-tur poluprododnikka aylanadi.

Kichik miqdorda V guruh elementi intrinsic silicon kristalliga qo'shilgan bo'lsin. V guruh elementlari misollarini fosfor (P), arsenik (As), antimon (Sb) va vismut (Bi) bilan berish mumkin. Ularda besh ta valent elektron bor. Ular Si atomini almashtirsalar, tort valent elektron yaqin joylashgan atomlar bilan qo'shma bog'liklar yaratadi va besinchi elektron qo'shma bog'liq yaratishga ishtirok etmaydi, lekin uning ota atomiga qisqa ravishda bog'langan va asosiy elektron sifatida oson tark etishi mumkin. Bu maqsadda, yani besinchi elektronni azad qilish uchun zarur bo'lgan energiya siyosha 0.05 eV. Bu tipdagi zo'rlik "donor" deb ataladi, chunki u silicon kristalliga bepul elektronlar taqdim etadi. Elektronlar salbiy zaryadli parstoklar bo'lganligi sababli, silicon n-tur yoki salbiy tur silicon deb nomlanadi.

Fermi energiya darajasining n-tur siliconda konduktiv bandga yaqinlashishi. Bu yerda bepul elektronlar soni intrinsik elektronlar konsentratsiyasidan oshadi. Boshqacha qilib aytganda, deliklar soni intrinsik delik konsentratsiyasidan kamayadi, chunki bepul elektronlar konsentratsiyasining oshishi tufayli rekombinatsiya ehtimoli ortadi. Elektronlar ko'proq zaryadli nosizlar hisoblanadi.

Pentavalent Zo'rlik bilan Extrinsic Silicon

Kichik miqdorda III guruh elementi intrinsic poluprovodnik kristalliga qo'shilganda, ular silicon atomini almashtiradi, III guruh elementlari kabi AI, B, IN uchta valent elektronga ega. Uchta elektron yaqin joylashgan atomlar bilan qo'shma bog'liklar yaratadi va delik yaratadi. Bu tipdagi zo'rlik atomlari "acceptor" deb ataladi. Poluprovodnik p-tur poluprovodnik deb ataladi, chunki delik musbat zaryadli deb hisoblanadi.

Trivalent Zo'rlik bilan Extrinsic Silicon

p-tur poluprovodniklarda Fermi energiya darajasi valent bandga yaqinlashadi. Deliklar soni oshadi, elektronlar soni intrinsic siliconga nisbatan kamayadi. p-tur poluprovodniklarda, deliklar ko'proq zaryadli nosizlar hisoblanadi.

Siliconning Intrinsic Carrier Konsentratsiyasi

Elektron konduktiv bandga o'tish uchun issiq energiya tufayli valent banddan o'tganda, ikki bandda bepul nosizlar yaratiladi, bu elektronlar konduktiv bandda va deliklar valent bandda. Bu nosizlar konsentratsiyasi intrinsic carrier konsentratsiyasi deb ataladi. Nisbatan tuziq yoki intrinsic silicon kristallida deliklar (p) va elektronlar (n) soni bir-biriga teng, va ular intrinsic carrier konsentratsiyasiga teng. Shunday qilib, n = p = ni

Bu nosizlar soni band gap energiyasiga bog'liq. Silicon uchun band gap energiyasi 298oK da 1.2 eV, siliconning intrinsic carrier konsentratsiyasi temperaturaga qarab oshadi. Siliconning intrinsic carrier konsentratsiyasi quyidagicha beriladi,

Bu yerda, T - mutlaq shkalada temperatura

300oK temperaturadagi intrinsic carrier konsentratsiyasi 1.01 × 1010 cm-3. Ammo avvalgi qabul qilingan qiymat 1.5 × 1010 cm-3.