Erinevus sisemise ja välise pooljuhi vahel

Sisemine vs välimine pooljuht

On tähelepanuväärne, et tänapäevane elektroonika põhineb ühte tüüpi materjalil, pooljuhtidel. Pooljuhid on materjalid, millel on juhtivuse ja isolaatorite vahel keskmine juhtivus. Pooljuhtmaterjale kasutati elektroonikas juba enne pooljuhtdioodi ja transistori leiutamist 1940. aastatel, kuid pärast seda leidsid pooljuhid laialdast rakendust elektroonika valdkonnas. 1958. aastal tõstis Texase instrumentide Jack Kilby poolt välja töötatud integraallülitus pooljuhtide kasutamise elektroonika valdkonnas enneolematu tasemeni.

Looduslikult on pooljuhtidel juhtivuse omadus tänu tasuta laengukandjatele. Sellist pooljuhti, materjali, millel on loomulikult pooljuhtide omadused, tuntakse sisemise pooljuhina. Täiustatud elektrooniliste komponentide väljatöötamiseks täiustati pooljuhte suurema juhtivusega, lisades materjale või elemente, mis suurendavad laengukandjate arvu pooljuhtaines. Sellist pooljuhti tuntakse välise pooljuhina.

Lisateave sisemiste pooljuhtide kohta

Mis tahes materjali juhtivus on tingitud elektronidest, mis juhtivusribale eralduvad termilise segamise teel. Sisemiste pooljuhtide puhul on eralduvate elektronide arv suhteliselt väiksem kui metallides, kuid suurem kui isolaatorites. See võimaldab materjali läbiva voolu väga piiratud juhtivust. Kui materjali temperatuuri tõstetakse, siseneb juhtivusribasse rohkem elektrone ja seega suureneb ka pooljuhi juhtivus. Pooljuhtides on kahte tüüpi laengukandjaid: valentsusribasse vabanevad elektronid ja vakantsed orbitaalid, üldisemalt tuntud kui augud. Sisemise pooljuhi aukude ja elektronide arv on võrdne. Nii augud kui ka elektronid aitavad kaasa voolu voolule. Kui rakendatakse potentsiaalide erinevust, liiguvad elektronid suurema potentsiaali suunas ja augud madalama potentsiaali poole.

On palju materjale, mis toimivad pooljuhtidena, mõned on elemendid ja mõned on ühendid. Räni ja germaanium on pooljuhtivate omadustega elemendid, Gallium Arseniid aga ühend. Üldiselt on IV rühma elementidel ning III ja V rühma elementide ühenditel, nagu näiteks galiumarseniidil, alumiiniumfosfiidil ja gaaliumnitritil, sisemised pooljuhtide omadused.

Lisateave väliste pooljuhtide kohta

Erinevate elementide lisamisega saab pooljuhtide omadusi viimistluse suurendamiseks täpsustada. Lisamise protsessi nimetatakse dopinguks, lisatavat materjali aga lisanditeks. Lisandid suurendavad laengukandjate arvu materjalis, võimaldades paremat juhtivust. Tarnitud kandja põhjal klassifitseeritakse lisandid aktsepteerijateks ja doonoriteks. Doonorid on materjalid, millel on võres seondumata elektronid, ja aktseptorid on materjalid, mis jätavad võre augud. IV rühma pooljuhtide puhul toimivad aktseptoritena III rühma elemendid boor, alumiinium ja doonoriteks V rühma elemendid fosfor ja arseen. II-V rühma pooljuhtide puhul toimivad doonorina seleen, telluurium ja aktseptoriteks berüllium, tsink ja kaadmium..

Kui lisandiks on lisatud arv aktseptori aatomeid, suureneb aukude arv ja materjalil on üle positiivse laengu kandjate kui varem. Seetõttu nimetatakse aktseptori lisandiga legeeritud pooljuhti positiivse või P-tüüpi pooljuhiks. Samal viisil nimetatakse doonorilisandiga legeeritud pooljuhti, mis jätab materjali üle elektronide, negatiivse või N-tüüpi pooljuhiks.

Pooljuhte kasutatakse erinevat tüüpi dioodide, transistoride ja nendega seotud komponentide tootmiseks. Poolid kasutavad ka laserid, fotogalvaanilised elemendid (päikesepatareid) ja fotodetektorid.

Mis vahe on sisemistel ja välistel pooljuhtidel??

• Pooljuhte, mis on legeerimata, nimetatakse sisemisteks pooljuhtideks, lisanditega legeeritud pooljuhte aga välise pooljuhina..

• Positiivse laengu kandjate (aukude) ja negatiivse laengu kandjate arv on sisemistes pooljuhtides võrdne, lisandite lisamisega muudetakse laengukandjate arvu; seega väliste pooljuhtide osas ebavõrdne.

• Sisemistel pooljuhtidel on suhteliselt madalam juhtivus kui välistel pooljuhtidel.