Harta elektrik bahan yang terletak di antara penebat begitu juga pemandu dikenali sebagai bahan semikonduktor. Contoh terbaik semikonduktor adalah Si dan Ge. Semikonduktor dikelaskan kepada dua jenis iaitu semikonduktor intrinsik dan semikonduktor ekstrinsik (jenis-P dan jenis-N). Jenis intrinsik adalah jenis semikonduktor tulen sedangkan jenis yang luas merangkumi kekotoran untuk membuat konduktif. Pada suhu bilik, kekonduksian intrinsik akan menjadi sifar sedangkan ekstrinsik akan menjadi sedikit konduktif. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan intrinsik semikonduktor dan semikonduktor ekstrinsik dengan gambarajah doping dan tenaga.
Apa itu Semikonduktor Intrinsik?
Intrinsik semikonduktor definisi adalah, semikonduktor yang sangat murni adalah jenis intrinsik. Pada konsep jalur tenaga, kekonduksian semikonduktor ini akan menjadi sifar pada suhu bilik yang ditunjukkan dalam gambar berikut. Contoh semikonduktor intrinsik ialah Si & Ge.
Semikonduktor Intrinsik
Di atas jalur tenaga rajah, jalur konduksi kosong sedangkan jalur valensi diisi sepenuhnya. Setelah suhu dinaikkan, sebahagian tenaga haba dapat dibekalkan kepadanya. Oleh itu, elektron dari jalur valensi dibekalkan ke jalur konduksi dengan meninggalkan jalur valensi.
Jalur Tenaga
Aliran elektron semasa mencapai dari valensi ke jalur konduksi akan menjadi rawak. Lubang yang terbentuk di dalam kristal juga dapat mengalir ke mana sahaja dengan bebas. Jadi, tingkah laku semikonduktor ini akan menunjukkan TCR negatif ( pekali suhu rintangan ). TCR bermaksud, apabila suhu meningkat, daya tahan bahan akan berkurang & kekonduksian akan meningkat.
Rajah Jalur Tenaga
Apa itu Semikonduktor Ekstrinsik?
Untuk membuat semikonduktor seperti konduktif, maka beberapa kekotoran ditambahkan yang disebut semikonduktor ekstrinsik. Pada suhu bilik, semikonduktor semacam ini akan mengalirkan arus yang kecil namun tidak membantu membuat pelbagai alat elektronik . Oleh itu, untuk menjadikan semikonduktor konduktif, sedikit kekotoran yang sesuai dapat ditambahkan ke bahan melalui proses doping.
Semikonduktor Ekstrinsik
Doping
Proses menambahkan kekotoran pada semikonduktor dikenali sebagai doping. Jumlah kekotoran yang ditambahkan ke bahan harus dikawal dalam penyediaan semikonduktor ekstrinsik. Secara umum, satu atom pengotor dapat ditambahkan kepada 108 atom semikonduktor.
Dengan menambahkan kekotoran, yang tidak. lubang atau elektron boleh ditingkatkan untuk menjadikannya konduktif. Sebagai contoh, jika pengotor Pentavalent merangkumi 5 elektron valensi yang ditambahkan ke semikonduktor murni maka no. elektron akan wujud. Berdasarkan jenis pengotor yang ditambahkan, semikonduktor ekstrinsik dapat dikelaskan kepada dua jenis seperti semikonduktor jenis-N & semikonduktor jenis-P.
Kepekatan Pembawa dalam Semikonduktor Intrinsik
Dalam jenis semikonduktor ini, setelah elektron valens merosakkan ikatan kovalen & bergerak ke jalur konduksi daripada dua jenis pembawa cas akan dihasilkan seperti lubang & elektron bebas.
Yang tidak. elektron bagi setiap isi padu unit dalam jalur pengaliran jika tidak. lubang bagi setiap isipadu satuan dalam pita valensi dikenali sebagai kepekatan pembawa dalam semikonduktor intrinsik. Begitu juga, kepekatan pembawa elektron dapat didefinisikan sebagai no. elektron untuk setiap isipadu unit dalam jalur konduksi sedangkan no. lubang bagi setiap isi padu unit dalam jalur valensi dikenali sebagai kepekatan pembawa lubang.
Dalam jenis intrinsik, elektron yang dihasilkan dalam jalur konduksi boleh setara dengan no. lubang yang dihasilkan dalam jalur valensi. Oleh itu kepekatan pembawa elektron setara dengan kepekatan pembawa lubang. Jadi ia boleh diberikan sebagai
ni = n = p
Di mana ‘n’ adalah kepekatan pembawa elektron, ‘P’ adalah kepekatan pembawa lubang & ‘ni’ adalah kepekatan pembawa intrinsik
Dalam jalur valensi, kepekatan lubang boleh ditulis sebagai
P = Nv e - (EF-ISV) / KEBT
Dalam jalur konduksi, kepekatan elektron boleh ditulis sebagai
N = P = Nc e - (EC-ISF) / KEBT
Dalam persamaan di atas, ‘KB’ adalah pemalar Boltzmann
‘T’ adalah jumlah suhu semikonduktor jenis intrinsik
‘Nc’ adalah ketumpatan keadaan yang cekap dalam jalur konduksi.
‘Nv’ adalah ketumpatan keadaan yang cekap dalam jalur valensi.
Kekonduksian Semikonduktor Intrinsik
Tingkah laku semikonduktor ini seperti penebat sempurna pada suhu sifar darjah. Kerana pada suhu ini, jalur konduksi kosong, jalur valensi penuh dan untuk konduksi, tidak ada pembawa cas. Walau bagaimanapun, pada suhu bilik, tenaga termal cukup untuk menghasilkan jumlah yang besar. pasangan lubang elektron. Setiap kali medan elektrik diterapkan pada semikonduktor, dan kemudian aliran elektron akan ada kerana pergerakan elektron dalam satu arah & lubang dalam arah terbalik
Untuk logam, ketumpatan arus adalah J = nqEµ
Ketumpatan arus dalam semikonduktor tulen kerana aliran lubang & elektron dapat diberikan sebagai
Jn = nqEµn
Jp = pqEµhlm
Dalam persamaan di atas, ‘n’ adalah kepekatan elektron dan ‘q’ adalah muatan pada lubang / elektron, ‘p’ adalah kepekatan lubang, ‘E’ adalah medan elektrik yang diterapkan, ‘µ’n adalah mobiliti elektron dan ‘µ’p adalah pergerakan lubang.
Ketumpatan arus keseluruhan adalah
J = Jn + Jp
= nqEµn+ pqEµhlm
Saya =qE (nµn+ pµhlm)
Di mana J = σE, maka persamaan akan berada
σE ==qE (nµn+ pµhlm)
σ = q (nµn+ pµhlm)
Di sini ‘σ’ adalah kekonduksian semikonduktor
Yang tidak. elektron sama dengan no. lubang di semikonduktor tulen jadi n = p = ni
‘Ni’ adalah kepekatan pembawa bahan intrinsik, jadi
J =q (niµn+ niµhlm)
Kekonduksian semikonduktor tulen akan
σ=q (niµn+ niµhlm)
σ=qni (µn+ µhlm)
Jadi kekonduksian semikonduktor tulen bergantung terutamanya pada pergerakan semikonduktor intrinsik & elektron & lubang.
Soalan Lazim
1). Apa itu semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik?
Jenis semikonduktor murni adalah jenis intrinsik sedangkan ekstrinsik adalah, semikonduktor di mana kekotoran dapat ditambahkan untuk menjadikannya konduktif.
2). Apakah contoh jenis intrinsik?
Mereka adalah Silikon & germanium
3). Apakah jenis semikonduktor ekstrinsik?
Mereka adalah semikonduktor jenis-P dan jenis-N
4). Mengapa semikonduktor ekstrinsik digunakan dalam pembuatan elektronik?
Kerana kekonduksian elektrik jenis ekstrinsik tinggi dibandingkan dengan intrinsik. Jadi ini berlaku dalam merancang transistor, dioda, dll.
5). Apakah kekonduksian intrinsik?
Dalam semikonduktor, kekotoran & kecacatan struktur mempunyai kepekatan yang sangat rendah dikenali sebagai kekonduksian intrinsik.
Oleh itu, ini semua berkaitan dengan gambaran keseluruhan Semikonduktor Intrinsik dan gambarajah jalur ekstrinsik Semikonduktor dan tenaga dengan doping. Berikut adalah soalan untuk anda, berapakah suhu intrinsik?
