Rozdíl mezi vnitřním a vnějším polovodičem

Vnitřní versus vnější polovodič

Je pozoruhodné, že moderní elektronika je založena na jednom typu materiálu, polovodičích. Polovodiče jsou materiály, které mají střední vodivost mezi vodiči a izolátory. Polovodičové materiály byly v elektronice používány ještě před vynálezem polovodičových diod a tranzistorů ve 40. letech 20. století, ale poté polovodiče našly rozsáhlé uplatnění v oblasti elektroniky. V roce 1958 vynalezl vynález integrovaného obvodu Jacka Kilbyho z Texasu použití polovodičů v oblasti elektroniky na bezprecedentní úroveň.

Polovodiče mají přirozeně svou vodivost díky bezplatným nosičům nábojů. Takový polovodič, materiál, který přirozeně vykazuje polovodičové vlastnosti, je znám jako vnitřní polovodič. Pro vývoj pokročilých elektronických součástek byly polovodiče vylepšeny, aby fungovaly s větší vodivostí přidáním materiálů nebo prvků, které zvyšují počet nosičů náboje v polovodičovém materiálu. Takový polovodič je známý jako vnější polovodič.

Více o Intrinsic Semiconductors

Vodivost jakéhokoli materiálu je způsobena elektrony uvolňovanými do vodivého pásma tepelným mícháním. V případě vnitřních polovodičů je počet uvolněných elektronů relativně nižší než v kovech, ale větší než v izolátorech. To umožňuje velmi omezenou vodivost proudu materiálem. Když se teplota materiálu zvýší, vstupuje do vodivého pásma více elektronů, a proto se také zvyšuje vodivost polovodiče. V polovodiči jsou dva typy nosičů nábojů, které se uvolňují do valenčního pásma a neobsazené orbitaly, běžněji známé jako díry. Počet děr a elektronů ve vnitřním polovodiči je stejný. Díry i elektrony přispívají k proudu. Když je aplikován rozdíl potenciálu, elektrony se pohybují směrem k vyššímu potenciálu a díry se pohybují směrem k nižšímu potenciálu.

Existuje mnoho materiálů, které fungují jako polovodiče, a některé jsou prvky a některé jsou sloučeniny. Křemík a germánium jsou prvky s polovodivými vlastnostmi, zatímco Gallium Arsenide je sloučenina. Obecně prvky ve skupině IV a sloučeniny z prvků ve skupinách III a V, jako je arzenid Gallium, fosfid hlinitý a nitrid Gallium, mají vnitřní polovodičové vlastnosti.

Další informace o vnějších polovodičích

Přidáním různých prvků lze vylepšit vlastnosti polovodičů, aby vedly více proudu. Proces přidávání je znám jako doping, zatímco přidávaný materiál je znám jako nečistoty. Nečistoty zvyšují počet nosičů náboje v materiálu, což umožňuje lepší vodivost. Na základě dodaného nosiče jsou nečistoty klasifikovány jako příjemci a dárci. Dárci jsou materiály, které mají nevázané elektrony uvnitř mříže, a akceptory jsou materiály, které v mříži zanechávají díry. U polovodičů skupiny IV působí jako akceptory prvky skupiny III, bór, hliník, zatímco prvky skupiny V jako donory působí fosfor a arsen. U polovodičů ze skupiny II-V působí jako dárci Selen, Tellurium, zatímco akceptory působí Beryllium, Zinek a Kadmium.

Pokud je jako nečistota přidáno více atomů akceptoru, zvyšuje se počet děr a materiál má přebytek kladných nábojových nosičů než dříve. Polovodič dotovaný akceptorovou nečistotou se proto nazývá polovodič typu pozitivního nebo typu P. Stejným způsobem se polovodič dotovaný donorskou nečistotou, který ponechává materiál v nadbytku elektronů, nazývá polovodič negativního typu nebo N-typu.

Polovodiče se používají k výrobě různých typů diod, tranzistorů a souvisejících součástí. Polovodiče používají také lasery, fotovoltaické články (solární články) a detektory fotografií.

Jaký je rozdíl mezi vnitřními a vnějšími polovodiči?

• Polovodiče, které nejsou dopovány, jsou známé jako vnitřní polovodiče, zatímco polovodičový materiál dopovaný nečistotami je známý jako vnější polovodič.

• Počet kladných nábojů (děr) a záporných nábojů je u vnitřních polovodičů stejný, zatímco přidáním nečistot se mění počet nosičů náboje; proto nerovnoměrný u vnějších polovodičů.

• Vnitřní polovodiče mají relativně nižší vodivost než vnější polovodiče.