Zein da N mota koalektrorrobide bat?

Zeinen da N motatako semikonduktorea?

N motatako semikonduktorearen definizioa

N motatako semikonduktorea pentavalentezko impuritateekin dooptutako semikonduktore mota bat da, non elektron libreak gehitzen dituen konduktibotasuna handitzeko.

N motatako semikonduktoreak ulertzeko aurretik, atomoen zientzia oinarriari egitea beharrezkoa da. Atomoek bere azken orbitan hirurogei elektron izatea dute helburu, valentzi elektronei deituriko hauek. Ez dituzte guztiok hau lortzen, baina guztiak hori lortzeko saiatzen dira.

Atomo baten azken orbitan dauden elektronei valentzi elektronei deritze. Azken orbitak ez baditu hirurogei elektron, orduan orbitan elektron gabe dagoen espazio kopuru horren balio du. Espazio hauek beti dute elektron onartzeko prestasuna, hirurogei elektron betetzeko atomoaren azken orbitan.

Erabili ohikoeneiren semikonduktoreak silizioa eta germanioa dira. Silizioak 14 elektron ditu, honela antolatuta: 2, 8, 4, eta germanioak 32 elektron ditu, honela antolatuta: 2, 8, 18, 4. Bi semikonduktorek ere lau elektron dituzte bere azken orbitan, hirurogei elektron betetzen dituen espazio lau utzi gabe.

Silizio edo germanioaren lau valentzi elektronek kovalente elkarketa bat osatzen dute aldeko atomoei, espazioak betetzen. Idealki, semikonduktore kristal bateko guztiak valentzi elektronak kovalente elkarketetan parte hartzen dute, beraz, kristal batean elektron librerik ez dagoena.

Baina horixe ez da kasua erreala. Kelvin zero absolutuan kristal batean elektron librerik ez dago, baina tenperatura zero absolututik tenperatura oinetara igaroan, zenbait valentzi elektron termikoki aktibatzen dira eta elkarketa itzali dira eta kristal batean elektron libre ugari sortzen ditu. Elektron librek semikonduktore materialen konduktibotasuna eragiten dute zero absolutuaren tenperaturatik gorako edozein tenperaturatan.

Semikonduktoreen konduktibotasuna handitzeko metodo bat dago zero absolututik gorako edozein tenperaturatan. Metodo hau dooptegia deitzen da. Metodoko semikonduktore puro edo intrinsiko bati antimonio, arseniko eta fosforo bezalako pentavalentezko impuritateekin dooptu egiten zaie. Impuritate atomoek kristal bateko zenbait semikonduktore atomoen ordez jarriko dituzte eta posizioak hartuko dituzte. Impuritate atomoek hamabi elektron dituzte bere azken orbitan, eta hauen lauak kovalente elkarketa bat sortuko dute lau aldeko semikonduktore atomoei.

Impuritate atomo baten elektron bat ez du kovalente elkarketa bat egin dezakeena eta haien atomo impuritatearekin lotuta dago, baina askoz lasaiago. Tenperatura oinetan, impuritate atomoen azken elektron libreak termikoki aktibatu gabe irten dezakete bere posizioetatik.

Horren ondorioz, elektron libre kopuru handia dago, baina oraindik kovalente elkarketa kristalean tenperatura oinetan termikoki itzali dira. Kristal bateko elektron libreak, semikonduktoreko kovalente elkarketa itzaliak eta semikonduktoreko impuritateko kovalente elkarketa itzaliak sortutako elektron libreak gain, kristal bateko elektron libreak bildu dituzte.

Elektron libre bat sortzen denean semikonduktoreko kovalente elkarketa itzaliak, elkarketa itzal batean elektron falta dela adierazten duen espazio bat sortzen da. Espazio hauei tokos deitzen zaie. Toko bakoitzak elektron negatiboa baten positiboa dela kontsideratzen da, elektron baten falta dela sortzen delako. Hemen elektronak dira mugimenduan dauden kargu nagusiak. N motatako semikonduktorean elektron libreek eta tokoak dagozkie.

Baina tokoen kopurua elektron libreena baino txikiagoa da, tokoak bakarrik semikonduktoreko kovalente elkarketa itzaliak sortzen direlako, elektron librek, aldiz, impuritate atomoen azken elektron libreak eta semikonduktoreko kovalente elkarketa itzaliak sortzen dituzte.

Beraz, n motatako semikonduktorean elektron libreak >> tokoak. Horregatik, elektron libreak kargu nagusiak deitzen dira, eta tokoak kargu minoritariek n motatako semikonduktorean. Elektron negatiboak mugimenduan dauden kargu nagusiak direlako, semikonduktore hau negatiboko mota edo n motatako semikonduktore bezala ezagutzen da. Kristal batean elektron liburrenak daude, baina elektrikoki neutroa da, proton kopuru totala eta elektron kopuru totala berdinak direlako.