Hvað er N tegund semileiðarars?

Hvað er N gerð af semyrki?

Skilgreining á N gerð af semyrki

N gerð af semyrki er skilgreind sem tegund af semyrki sem hefur verið ræst með fimmvöldum órennslu til að auka rafmagnsleiðna þess með því að bæta við frjálsra elektróna.

Áður en við skiljum hvað N gerð af semyrki er, ætti að fókúsa á grunnvísindakost átóm. Átóm ætla sig að hafa átta elektrón í ytri spor, sem kallað er valens elektrón. Ekki allar atóm ná þessu, en allar strengja sig að ná þessari stöðugri skipun.

Elektrónin í ytri spor á atómi eru kölluð valens elektrón. Ef ytri spor á atómi hefur ekki átta elektrón, verða svo margar tómar pláss eins og manglar elektrón í sporinu. Þessi tómar pláss eru alltaf tilbúnar að taka við elektrón til að fullnægja átta elektrón í ytri spor á atóminu.

Sílika og germanium eru oftast notaðar semýrkir. Sílika hefur 14 elektrón raðað sem 2, 8, 4, en germanium hefur 32 elektrón raðað sem 2, 8, 18, 4. Bæði semýrkir hafa fjóra elektrón í ytri spor, sem eftir tómar pláss fyrir fjóra fleiri elektrón.

Hvert af fjórum valens elektrónum í sílika eða germanium myndar samanbinda bind á við næstu atóm, sem fyllir tómar pláss. Í lýðræðum skulu allar valens elektrón í semyrki kristalli vera tengdar í samanbinda bind, svo það ætti ekki að vera nein frjálst elektrón í kristallinum.

En þetta er ekki raunverulegi staða. Við tölu 0o Kelvin væri ekki nein frjálst elektrón í kristallinum, en þegar hitastiginn stígur frá tölu 0 til herbergistemps, þá verða margar valens elektrón í bindum varmaleiddar og komast út úr bindunum og mynda fjöldi frjálsa elektrón í kristallinum. Þessi frjáls elektróna gera semyrkið gelefligt við allt hitastig hærri en tölu 0.

Það er aðferð til að auka geleflisleika semyrka við allt hitastig hærri en tölu 0. Þessi aðferð kallast ræsting. Í þessari aðferð er hreint eða innskilið semyrk ræst með fimmvöldum órennslu eins og antimon, arsén og fosfor. Þessi órennsluatóm taka við sumum semyrkatómum í kristallinum og teikna upp pláss þeirra. Þar sem órennsluatóm hafa fimm valens elektrón í ytri spor, munu 4 þeirra mynda samanbinda bind við ferkomna semyrkatóm.

Eitt valens elektrón órennsluatóms fær ekki tækifæði til að taka þátt í samanbinda bindi og verður meira laust bundið við foreldra órennsluatóma. Við herbergistemp, geta þessi laust tengdu fjarþa valens elektrón órennsluatóma komist út af pláss sínu vegna varmaleiðsla.

Vegna þessa fyrirburðar, verður það merkilegur fjöldi frjálsa elektrón, en samt eru brotnir samanbinda bind í kristallinum vegna varmaleiðsla við herbergistemp. Frjáls elektrón í viðbót við frjáls elektrón búið til vegna brotar semyrki til semyrki og semyrki til órennslu samanbinda binda, gerir heildarfjölda frjálsa elektrón í kristallinum.

Þó sem hvernig sem frjáls elektrón búið til við brot samanbinda binda milli semyrki og semyrki, verður tómr pláss búinn til í brotinu bindi. Þessi tómar pláss eru nefndir gátor. Hver gáta er talin vera jákvæð jafngildi neikvæðs elektróns vegna mangls á einu elektrón. Hér eru elektrón haptalegra aflafræðara. Í N gerð af semyrki verða bæði frjáls elektrón og gátor.

En fjöldi gátanna er mikið minni en fjöldi elektrón vegna þess að gátor eru búin til aðeins vegna brots samanbinda binda milli semyrki og semyrki, en frjáls elektrón eru búin til bæði vegna laust bundins ótengda fimmta valens elektrón órennsluatóma og brots samanbinda binda milli semyrki og semyrki.

Þannig, fjöldi frjálsa elektrón >> fjöldi gátanna í N gerð af semyrki. Því kalla við frjáls elektrón flóknari aflafræðara, en gátor kalla við litlfjöldi aflafræðara í N gerð af semyrki. Vegna þess að neikvæð laddað elektrón eru aðallega aðgerðarleg í aflaflæði gegnum þetta semyrk, er það kölluð neikvæð gerð eða N gerð af semyrki. Þó séu margar frjáls elektrón í kristallinum, er hann ennþá rafmagnsmikill vegna þess að heildarfjöldi prótona og heildarfjöldi elektróna er jafn.