Вътрешен срещу външен полупроводник
Забележително е, че съвременната електроника се основава на един вид материал, полупроводници. Полупроводниците са материали, които имат междинна проводимост между проводници и изолатори. Полупроводниковите материали са използвани в електрониката още преди изобретяването на полупроводников диод и транзистор през 1940 г., но след това полупроводниците намират широко приложение в областта на електрониката. През 1958 г. изобретяването на интегралната схема от Джак Килби от Texas Instruments издигна използването на полупроводници в областта на електрониката до безпрецедентно ниво.
Естествено полупроводниците имат своето свойство на проводимост поради свободните носители на заряд. Такъв полупроводник, материал, който естествено показва полупроводникови свойства, е известен като вътрешен полупроводник. За разработването на усъвършенствани електронни компоненти, полупроводниците бяха подобрени, за да работят с по-голяма проводимост чрез добавяне на материали или елементи, които увеличават броя на носителите на заряд в полупроводниковия материал. Такъв полупроводник е известен като външен полупроводник.
Повече за вътрешните полупроводници
Проводимостта на всеки материал се дължи на електроните, освободени в зоната на проводимост от термичното разбъркване. В случая на собствените полупроводници броят на освободените електрони е относително по-нисък, отколкото в металите, но по-голям, отколкото в изолаторите. Това позволява много ограничена проводимост на тока през материала. Когато температурата на материала се повиши, повече електрони навлизат в зоната на проводимост и следователно проводимостта на полупроводника също се увеличава. Има два вида носители на заряд в полупроводника, електроните, освободени във валентната лента, и свободните орбитали, по-известни като дупки. Броят на дупките и електроните във вътрешния полупроводник е равен. Както дупките, така и електроните допринасят за текущия поток. Когато се приложи потенциална разлика, електроните се движат към по-високия потенциал, а дупките се движат към по-ниския потенциал.
Има много материали, които действат като полупроводници и някои са елементи, а други са съединения. Силицият и германият са елементи с полупроводникови свойства, докато галиевият арсенид е съединение. Обикновено елементите от група IV и съединенията от елементите от групи III и V, като галиев арсенид, алуминиев фосфид и галиев нитрид, показват присъщи полупроводникови свойства.
Повече за външните полупроводници
Чрез добавяне на различни елементи свойствата на полупроводника могат да бъдат усъвършенствани, за да провеждат повече ток. Процесът на добавяне е известен като допинг, докато добавеният материал е известен като примеси. Примесите увеличават броя на носителите на заряд в материала, което позволява по-добра проводимост. Въз основа на доставения носител, примесите се класифицират като акцептори и донори. Донорите са материали, които имат несвързани електрони в решетката, а акцепторите са материали, които оставят дупки в решетката. За полупроводниците от група IV елементите от група III Бор, Алуминият действат като акцептори, докато елементите от V група Фосфор и арсен действат като донори. За съставните полупроводници от група II-V селенът, телурът действат като донори, докато берилият, цинкът и кадмият действат като акцептори.
Ако се добавят няколко акцепторни атома като примес, броят на дупките се увеличава и материалът има излишък от носители на положителен заряд, отколкото преди. Следователно полупроводникът, легиран с акцепторни примеси, се нарича полупроводник от положителен тип или P-тип. По същия начин полупроводник, легиран с донорни примеси, които оставят материала в излишък от електрони, се нарича полупроводник от отрицателен тип или N-тип.
Полупроводниците се използват за производството на различни видове диоди, транзистори и свързани компоненти. Лазерите, фотоволтаичните клетки (слънчеви клетки) и фотодетекторите също използват полупроводници.
Каква е разликата между вътрешните и външните полупроводници?
