Ano ang N Type Semiconductor?

Ano ang N Type Semiconductor?

Pangangailangan ng N Type Semiconductor

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

Bago maintindihan kung ano ang n type semiconductor, dapat unawain muna ang pangunahing siyensya ng atomo. Layunin ng mga atomo na may walong elektrono sa kanilang pinakalabas na orbit, na tinatawag na valence electrons. Hindi lahat ng atomo ay nakakamit ito, ngunit lahat sila ay nagsisikap na makamit ang matatag na konfigurasyon na ito.

Ang mga elektrono sa pinakalabas na orbit ng atomo ay tinatawag na valence electrons. Kung ang pinakalabas na orbit ng atomo ay hindi may walong elektrono, magkakaroon ng bilang ng bakante na katumbas ng kakulangan ng elektrono sa orbit. Ang mga bakanteng ito ay laging handa na tanggapin ang mga elektrono upang maisakatuparan ang walong elektrono sa pinakalabas na orbit ng atomo.

Ang mga karaniwang ginagamit na semiconductors ay silicon at germanium. Ang silicon ay may 14 elektrono na nakalinya bilang 2, 8, 4, habang ang germanium ay may 32 elektrono na nakalinya bilang 2, 8, 18, 4. Parehong semiconductors ay may apat na elektrono sa kanilang pinakalabas na orbit, nagiiwan ng bakante para sa apat pa na elektrono.

Bawat isa sa apat na valence electrons sa silicon o germanium ay bumubuo ng covalent bond kasama ang kalapit na atomo, puno ang mga bakante. Sa ideal, lahat ng valence electrons sa semiconductor crystal ay kasali sa covalent bonds, kaya hindi dapat mayroong libreng elektrono sa crystal.

Ngunit hindi ito ang totoong kaso. Sa absolute 0o Kelvin, walang libreng elektrono sa crystal, ngunit kapag tumaas ang temperatura mula sa absolute zero hanggang sa normal na temperatura, ang bilang ng valence electrons sa mga bond ay thermally excited at lumabas mula sa bond at gumawa ng bilang ng libreng elektrono sa crystal. Ang mga libreng elektronong ito ang nagsisimula ng conductivity ng semiconductor materials sa anumang temperatura na mas mataas kaysa absolute zero.

Mayroong paraan ng pagtaas ng conductivity ng semiconductors sa anumang temperatura na mas mataas kaysa absolute zero. Ito ang tinatawag na doping. Sa paraang 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 mga impurity atoms ay may limang valence electrons sa pinakalabas na orbit, apat sa kanila ay bubuo ng covalent bond kasama ang apat na adjacent semiconductor atoms.

Isang valance electron ng impurity atom ay hindi nakakakuha ng pagkakataon na sumali sa covalent bonding at naging mas loosely bounded sa parent impurity atom. Sa normal na temperatura, ang mga loosely attached fifth valence electrons ng impurity atoms ay maaaring lumabas mula sa kanilang posisyon dahil sa thermal excitation.

Dahil sa fenomenong ito, magkakaroon ng considerable na bilang ng libreng elektrono, ngunit mayroon pa rin breakdowns ng covalent bonds sa crystal dahil sa thermal excitation sa normal na temperatura. Ang mga libreng elektronong ito, kasama ang mga libreng elektrono na nabuo dahil sa breakdown ng semiconductor to semiconductor at semiconductor to impurities covalent bonds, ay nagsisimula ng kabuuang bilang ng libreng elektrono sa crystal.

Bagaman kapag ang libreng elektrono ay nabuo sa panahon ng breakdown ng semiconductor to semiconductor covalent bond, mayroon isang bakante na nabuo sa broken bond. Tinatawag ang mga bakante na ito bilang holes. Bawat isa sa mga holes na ito ay itinuturing na positibong katumbas ng negatibong elektrono dahil ito ay nabuo dahil sa kakulangan ng isang elektrono. Dito, ang mga elektrono ang pangunahing mobile charge carriers. Sa n-type semiconductor, magkakaroon ng parehong libreng elektrono at holes.

Ngunit ang bilang ng holes ay mas maliit kaysa sa bilang ng elektrono dahil ang holes ay nabuo lamang dahil sa breakdown ng semiconductor to semiconductor covalent bond samantalang ang libreng elektrono ay nabuo parehong 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 elektrono >> bilang ng holes sa n-type semiconductor. Kaya't tinatawag ang libreng elektrono bilang majority carriers, at ang holes bilang minority carriers sa n-type semiconductor. Dahil ang negatibong na-charged na elektrono ang pangunahing kasangkot sa paglipat ng charge sa pamamagitan ng semiconductor na ito, ito ay tinatawag na negative type o n-type semiconductor. Bagaman maraming libreng elektrono sa crystal, ito pa rin ay electrically neutral dahil ang kabuuang bilang ng protons at kabuuang bilang ng elektrono ay pantay.