Ունենալ է N տիպի սեմիկոնդուկտորը
Ինչ է N տիպի կիսահողը?
N տիպի կիսահողի սահմանումը
N տիպի կիսահողը սահմանվում է որպես այնպիսի կիսահող, որը դոփլված է հինգազույց այլանմաններով կարգավորված ազատ էլեկտրոններ ավելացնելու նպատակով իր հաղորդակալությունը մեծացնելու համար:
Նախքան հասկանալ, թե ինչ է n-տիպի կիսահողը, պետք է կենտրոնանալ հիմնական ատոմային գիտության վրա: Ատոմները ձգտում են ունենալ իրենց ամենաերկրակի ուղեծրում ութ էլեկտրոն, որոնք կոչվում են վալենտ էլեկտրոններ: Չբոլոր ատոմները հասնում են դրան, բայց բոլորը ձգտում են հասնել այս կայուն կոնֆիգուրացիայի:
Ատոմի ամենաերկրակի ուղեծրում գտնվող էլեկտրոնները կոչվում են վալենտ էլեկտրոններ: Եթե ատոմի ամենաերկրակի ուղեծրում ունենա ոչ ութ էլեկտրոն, ապա կլինի այնքան դատարկ տեղեր, որքան էլեկտրոնների պակասը ուղեծրում: Այդ դատարկ տեղերը շարունակ պատրաստ են ընդունել էլեկտրոններ, որպեսզի ամենաերկրակի ուղեծրում լինեն ութ էլեկտրոն:
Ամենաօգտագործված կիսահողները կիսահողներն են սիլիկոնը և գերմանիումը: Սիլիկոնը ունի 14 էլեկտրոն, դասավորված 2, 8, 4 կարգով, իսկ գերմանիումը ունի 32 էլեկտրոն, դասավորված 2, 8, 18, 4 կարգով: Բոլոր երկու կիսահողներն էլ ունեն իրենց ամենաերկրակի ուղեծրում չորս էլեկտրոն, թողնելով չորս այլ էլեկտրոնների դատարկ տեղեր:
Սիլիկոնի կամ գերմանիումի յուրաքանչյուր չորս վալենտ էլեկտրոն կազմում է կովալենտ կապ կից ատոմների հետ, լրացնելով դատարկ տեղերը: 이상적으로, կիսահողի կրիստալում բոլոր վալենտ էլեկտրոնները պետք է ներկայանան կովալենտ կապերում, ուստի կրիստալում չպետք է լինի ազատ էլեկտրոններ:
Բայց դա իրականում չէ: Աբսոլյուտ 0o Կելվինի դեպքում կրիստալում ազատ էլեկտրոններ չկան, բայց երբ ջերմությունը բարձրանում է աբսոլյուտ զրոյից մինչև սենյակի ջերմություն, կովալենտ կապերում ներկայաց վալենտ էլեկտրոնները ջերմային առաջացած հուշով դուրս են գալիս կապից և կրիստալում ստեղծում են ազատ էլեկտրոններ: Այդ ազատ էլեկտրոնները պատճառում են կիսահող նյութերի հաղորդակալությունը ցանկացած ջերմության դեպքում, որն ավելի բարձր է աբսոլյուտ զրոյից:
Կա մեթոդ կիսահողների հաղորդակալության մեծացման ցանկացած ջերմության դեպքում, որն ավելի բարձր է աբսոլյուտ զրոյից: Այս մեթոդը կոչվում է դոփլում: Այս մեթոդում կամ կանոնավոր կամ ինտրինսիկ կիսահողը դոփլվում է հինգազույց այլանմաններով, ինչպիսիք են անտիմոնի, արսենիկի և ֆոսֆորի ատոմները: Այդ այլանման ատոմները փոխարինում են կիսահողի ատոմները կրիստալում և զբաղեցնում իրենց դիրքերը: Որպեսզի այլանման ատոմները ունենան հինգ վալենտ էլեկտրոն ամենաերկրակի ուղեծրում, դրանցից չորսը կազմում են կովալենտ կապ չորս կից կիսահող ատոմների հետ:
Այլանման ատոմի մեկ վալենտ էլեկտրոնը չի ստանում հնարավորություն մասնակցել կովալենտ կապերի մեջ և դառնում է ավելի թույլ կապակցված ծնող այլանման ատոմի հետ: Սենյակի ջերմության դեպքում այս թույլ կապակցված հինգերորդ վալենտ էլեկտրոնները կարող են դուրս գալ իրենց դիրքերից ջերմային հուշով:
Այս երևույթի պատճառով կրիստալում կլինի նշանակալի քանակությամբ ազատ էլեկտրոններ, բայց դեռ կլինեն կովալենտ կապերի կորսարացումներ կրիստալում սենյակի ջերմության դեպքում ջերմային հուշի պատճառով: Ազատ էլեկտրոնները, որոնք ստեղծվում են կիսահող-կիսահող և կիսահող-այլանման կովալենտ կապերի կորսարացման պատճառով, պարզապես ավելացնում են կրիստալում ազատ էլեկտրոնների ընդհանուր քանակը:
Մինչդեռ յուրաքանչյուր անգամ, երբ ստեղծվում է ազատ էլեկտրոն կիսահող-կիսահող կովալենտ կապի կորսարացման ժամանակ, կորսարացված կապում ստեղծվում է դատարկ տեղ: Այդ դատարկ տեղերը կոչվում են սունկներ: Յուրաքանչյուր սունկ դիտարկվում է որպես բացասական էլեկտրոնի դրական համարժեք, քանի որ սունկները ստեղծվում են էլեկտրոնների պակասի պատճառով: Այստեղ էլեկտրոնները հիմնական շարժունակ լիցքավոր մասնիկներն են: Ն տիպի կիսահողում կլինեն և ազատ էլեկտրոններ, և սունկներ:
Բայց սունկների քանակը շատ քիչ է էլեկտրոնների քանակի հետ համեմատյալ, քանի որ սունկները ստեղծվում են միայն կիսահող-կիսահող կովալենտ կապի կորսարացման պատճառով, մինչդեռ ազատ էլեկտրոնները ստեղծվում են և այլանման ատոմների թույլ կապակցված չկապված հինգերորդ վալենտ էլեկտրոնների պատճառով, և կիսահող-կիսահող կովալենտ կապերի կորսարացման պատճառով:
Հետևաբար, ազատ էլեկտրոնների քանակը >> սունկների քանակը ն տիպի կիսահողում: Այդ պատճառով ազատ էլեկտրոնները կոչվում են գերազանցող շարժունակներ, իսկ սունկները կոչվում են փոքրանոց շարժունակներ ն տիպի կիսահողում: Քանի որ բացասական լիցքավոր էլեկտրոնները հիմնականում հարակից են լիցքի փոխանցման այս կիսահողով, այն կոչվում է բացասական տիպ կամ ն տիպ կիսահող: Չնայած կրիստալում կա շատ ազատ էլեկտրոններ, այն էլեկտրոնապայմանով նեյտրալ է, քանի որ պրոտոնների ընդհանուր քանակը և էլեկտրոնների ընդհանուր քանակը հավասար են:
