Unsa ang N Type Semiconductor?

Ano ang N Type Semiconductor?

Pahayag ng N Type Semiconductor

Ang n type semiconductor ay tinukoy bilang isang uri ng semiconductor na pinagsamaan ng pentavalent impurities upang mapataas ang kanyang conductivity sa pamamagitan ng pagdaragdag ng libreng elektron.

Bago maintindihan kung ano ang n type semiconductor, dapat tayo mag-focus sa basic atomic science. Ang mga atom ay nagnanais na may walong elektron sa kanilang pinakawalang orbit, na kilala bilang valence electrons. Hindi lahat ng mga atom ay nakakamit ito, pero lahat sila ay nagnanais na maabot ang stable configuration na ito.

Ang mga elektron sa pinakawalang orbit ng isang atom ay tinatawag na valence electrons. Kung ang pinakawalang orbit ng isang atom ay hindi may walong elektron, magkakaroon ng vacancies na katumbas ng kakulangan ng elektron sa orbit. Handa palaging tumanggap ang mga vacancy ng elektron upang matugunan ang walong elektron sa pinakawalang orbit ng atom.

Ang mga karaniwang ginagamit na semiconductors ay silicon at germanium. Ang silicon ay may 14 elektron na inayos bilang 2, 8, 4, habang ang germanium ay may 32 elektron na inayos bilang 2, 8, 18, 4. Parehong may apat na elektron ang dalawang semiconductors sa kanilang pinakawalang orbit, nagiiwan ng vacancies para sa apat pang elektron.

Bawat isa sa apat na valence electrons sa silicon o germanium ay bumubuo ng covalent bond sa kalapit na mga atom, puno ang mga vacancy. Sa ideal, ang lahat ng valence electrons sa isang semiconductor crystal ay kasangkot sa covalent bonds, kaya dapat walang libreng elektron sa crystal.

Pero hindi ito ang totoong sitwasyon. Sa absolute 0o Kelvin, walang libreng elektron sa crystal, ngunit kapag tumaas ang temperatura mula absolute zero hanggang room temperature, ang bilang ng valence electrons sa mga bond ay thermally excited at lumalabas mula sa bond at naglilikha ng bilang ng libreng elektron sa crystal. Ang mga libreng elektron na ito ang nagdudulot ng conductivity ng semiconductor materials sa anumang temperatura na mas mataas sa absolute zero.

Mayroong paraan upang mapataas ang conductivity ng semiconductors sa anumang temperatura na mas mataas sa absolute zero. Ang paraang ito ay tinatawag na doping. Sa pamamaraang ito, ang puro o intrinsic semiconductor ay dinedope ng pentavalent impurities tulad ng antimony, arsenic, at phosphorus. Ang mga impurity atoms ay pumapalit sa ilang semiconductor atoms sa crystal at okupado ang kanilang posisyon. Dahil ang impurity atoms ay may limang valence electrons sa pinakawalang orbit, ang apat sa kanila ay bubuo ng covalent bond sa apat na adjacent semiconductor atoms.

Ang isang valance electron ng impurity atom ay hindi makakapag-covalent bonding at naging mas loosely bounded sa parent impurity atom. Sa room temperature, ang mga loosely attached fifth valence electrons ng impurity atoms ay maaaring lumabas mula sa kanilang posisyon dahil sa thermal excitation.

Dahil sa phenomenon na ito, magkakaroon ng considerable number ng libreng elektron, ngunit patuloy pa rin ang breakdowns ng covalent bonds sa crystal dahil sa thermal excitation sa room temperature. Ang mga libreng elektron, bukod sa mga libreng elektron na nabuo dahil sa breakdown ng semiconductor to semiconductor at semiconductor to impurities covalent bonds, ay nagdudulot ng kabuuang libreng elektron sa crystal.

Bagaman kapag nabuo ang libreng elektron sa breakdown ng semiconductor to semiconductor covalent bond, nagkakaroon ng vacancy sa broken bond. Tinatawag ang mga vacancy na ito bilang holes. Ang bawat hole ay itinuturing bilang positive equivalent ng negative electron dahil nabuo ito dahil sa kakulangan ng isang elektron. Dito, ang mga elektron ang pangunahing mobile charge carriers. Sa n type semiconductor, magkakaroon ng parehong libreng elektron at holes.

Ngunit mas maliit ang bilang ng holes kaysa sa elektron dahil ang mga holes ay nabubuo lamang dahil sa breakdown ng semiconductor to semiconductor covalent bond, samantalang ang libreng elektron ay nabubuo dahil sa loosely bounded non-bonded fifth valence electron ng impurity atoms at breakdown ng semiconductor to semiconductor covalent bonds.

Kaya, ang bilang ng libreng elektron >> bilang ng holes sa n type semiconductor.Kaya ang libreng elektron ay tinatawag na majority carriers, at ang mga holes ay tinatawag na minority carriers sa n type semiconductor. Dahil ang negatibong elektron ang pangunahing kasangkot sa charge transferring sa semiconductor na ito, ito ay tinatawag na negative type o n type semiconductor. Bagaman maraming libreng elektron sa crystal, ito pa rin ay electrically neutral dahil pantay ang bilang ng protons at electrons.