N tipidagi poluprovodnik nima?

N tipidagi poluprovodnik nima?

N tipidagi poluprovodnikning ta'rifini

N tipidagi poluprovodnik - bu boshqaruvchi elementlar bilan tushirilgan poluprovodnik turidir. Bu, bekor elektronlarni qo'shish orqali elektr chiqindisini oshirish uchun beshtalif elementlardan foydalaniladi.

N tipidagi poluprovodnik nima ekanligini tushunishdan oldin, asosiy atom faniga e'tibor qaratishimiz kerak. Atomlar har doim eng tashqi orbitda sakkiz elektronni o'z ichiga olmoqchi bo'lib, ularga valent elektronlar deb ataladi. Barcha atomlar bu holatga erishmaydi, lekin ular hamma sohada bu stabil holatga erishishga urinayotgan.

Atomning eng tashqi orbitasidagi elektronlarga valent elektronlar deyiladi. Agar atomning eng tashqi orbitasida sakkiz elektron bo'lmasa, unda orbitadagi elektronlarning kamlik soni qadar bo'sh joylar bo'ladi. Bu bo'sh joylar doim shartki elektronlarni qabul qilib, atomning eng tashqi orbitasida sakkiz elektron yaratishga tayyor bo'lib turadi.

Eng ko'p ishlatiladigan poluprovodniklar silitsium va germaniydir. Silitsiumda 14 elektron 2, 8, 4 tartibda, germaniyda esa 32 elektron 2, 8, 18, 4 tartibda joylashgan. Ikki poluprovodnik ham eng tashqi orbitasida to'rt elektron bilan yetkaziladi, ya'ni qolgan to'rt elektron uchun bo'sh joy qoldiriladi.

Silitsium yoki germaniydagi har bir to'rtta valent elektron qo'shma molekulaga aylanadi, bo'sh joylarni to'ldiradi. Ideal holda, poluprovodnik kristallaridagi barcha valent elektronlar qo'shma molekulalar orqali bog'lanadi, shuning uchun kristallarda hech qanday bekor elektron bo'lishi kerak emas.

Lekin bu haqiqiy holat emas. Mutlaq nol gradus Kelvin da kristallarda hech qanday bekor elektron yo'q, lekin temperaturani mutlaq noldan xonal temperatura gacha oshirganda, qo'shma molekulalardagi valent elektronlar issiqlik tezlanishi orqali molekuladan chiqib, kristallarda bekor elektronlar yaratadi. Bu bekor elektronlar mutlaq noldan yuqori har qanday temperaturada poluprovodnik materiallarning elektr chiqindisini ta'minlaydi.

Mutlaq noldan yuqori har qanday temperaturada poluprovodniklarning elektr chiqindisini oshirish uchun usul mavjud. Ushbu usulga dopirovka deb ataladi. Bu usulda saf yoki inkvizitiv poluprovodnik antimon, arsenik va fosfor kabi beshtalif elementlar bilan dopirovkalangan. Bu tuzilma elementlari kristallarda ba'zi poluprovodnik atomlarini almashtirib, ularning o'rnini egallaydi. Dopirovka elementlari eng tashqi orbitasida besh valent elektron bilan, ularning to'rtasi qo'shma molekulaga aylanadi.

Dopirovka elementining bitta valent elektroni qo'shma molekulaga aylanish imkoniyati yo'q va uning ota elementi bilan ancha ozroq bog'langan bo'ladi. Xonal temperaturada, ushbu ozroq bog'langan beshinchi valent elektronlar issiqlik tezlanishi orqali o'z o'rnidan chiqib ketishi mumkin.

Bu jarayon tufayli, bekor elektronlar soni ancha ko'p bo'lib, lekin xonal temperaturada issiqlik tezlanishi orqali kristallarda qo'shma molekulalar bo'lgan joylarda bo'sh joylar yaratiladi. Qo'shma molekulalardan tashqari, poluprovodnik va dopirovka elementlari orasidagi qo'shma molekulalar bo'lgan joylarda yaratilgan bekor elektronlar kristallarda umumiy bekor elektronlar sonini ta'minlaydi.

Har doim, agar poluprovodnik qo'shma molekulasi bo'lgan joyda bekor elektron yaratilsa, bo'lgan joyda bo'sh joy yaratiladi. Bu bo'sh joylar zarrachalar deb ataladi. Har bir zarracha, negativ elektronning musbat ekvivalenti hisoblanadi, chunki u bir elektronni kamlikidan iborat. Shu yerda elektronlar asosiy juda tez harakatlanuvchi zaryad ovozlari hisoblanadi. N tipidagi poluprovodnikda hem bekor elektronlar, hem zarrachalar bo'lib o'tadi.

Lekin zarrachalar soni elektronlardan ancha kam, chunki zarrachalar faqat poluprovodnik qo'shma molekulalar bo'lgan joylarda yaratiladi, bekor elektronlar esa dopirovka elementlarning ozroq bog'langan, qo'shma bo'lmagan beshinchi valent elektronlari va poluprovodnik qo'shma molekulalar bo'lgan joylarda yaratiladi.

Shunday qilib, n tipidagi poluprovodnikda bekor elektronlar soni >> zarrachalar soni. Bu sababli, bekor elektronlar asosiy ovozlar, zarrachalar esa kamroq ovozlar deb ataladi. Negativ zaryadli elektronlar asosan ushbu poluprovodnik orqali zaryadni uzatishda ishga tushadi, shuning uchun uni manfiy tip yoki n tipidagi poluprovodnik deb ataymiz. Kristallarda bekor elektronlar ancha ko'p bo'lsa-da, jami protonlar soni va jami elektronlar soni teng bo'lganligi sababli, u elektr jihatdan neutral bo'lib qoladi.