Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor
Zanimljivo je da se moderna elektronika zasniva na jednoj vrsti materijala, poluprovodnicima. Poluprovodnici su materijali koji imaju srednju provodljivost između provodnika i izolatora. Poluvodički materijali su se koristili u elektronici i prije izuma poluvodičke diode i tranzistora 1940-ih, ali su nakon toga poluvodiči našli široku primjenu u oblasti elektronike. Godine 1958, pronalazak integrisanog kola od strane Jacka Kilbyja iz Texas Instruments-a podigao je upotrebu poluprovodnika u polju elektronike na nivo bez presedana.
Naravno, poluprovodnici imaju svoje svojstvo provodljivosti zbog slobodnih nosača naboja. Takav poluprovodnik, materijal, koji prirodno pokazuje poluvodička svojstva, poznat je kao intrinzični poluprovodnik. Za razvoj naprednih elektronskih komponenti, poluprovodnici su poboljšani da imaju veću provodljivost dodavanjem materijala ili elemenata, koji povećavaju broj nosilaca naboja u poluprovodničkom materijalu. Takav poluprovodnik je poznat kao ekstrinzični poluprovodnik.
Više o Intrinsic Semiconductors
Konduktivnost bilo kojeg materijala je zbog elektrona koji se oslobađaju u provodnom pojasu termičkim miješanjem. U slučaju intrinzičnih poluprovodnika, broj oslobođenih elektrona je relativno manji nego u metalima, ali veći nego u izolatorima. Ovo omogućava vrlo ograničenu provodljivost struje kroz materijal. Kada se temperatura materijala poveća, više elektrona ulazi u provodni pojas, a samim tim se povećava i provodljivost poluvodiča. Postoje dvije vrste nosača naboja u poluvodiču, elektroni koji se oslobađaju u valentni pojas i prazne orbitale, poznatije kao rupe. Broj rupa i elektrona u intrinzičnom poluprovodniku je jednak. I rupe i elektroni doprinose protoku struje. Kada se primeni razlika potencijala, elektroni se kreću prema višem potencijalu, a rupe se kreću prema nižem potencijalu.
Postoji mnogo materijala koji djeluju kao poluvodiči, a neki su elementi, a neki jedinjenja. Silicijum i germanijum su elementi sa poluprovodničkim svojstvima, dok je galijum arsenid jedinjenje. Generalno, elementi u grupi IV i jedinjenja iz grupa III i V, kao što su galijum arsenid, aluminijum fosfid i galijum nitrid pokazuju intrinzična svojstva poluprovodnika.
Više o Extrinsic Semiconductors
Dodavanjem različitih elemenata, svojstva poluprovodnika mogu se poboljšati kako bi se provela veća struja. Proces dodavanja poznat je kao doping, dok je dodat materijal poznat kao nečistoće. Nečistoće povećavaju broj nosilaca naboja unutar materijala, omogućavajući bolju provodljivost. Na osnovu isporučenog nosača, nečistoće se klasifikuju na akceptore i donore. Donori su materijali koji imaju nevezane elektrone unutar rešetke, a akceptori su materijali koji ostavljaju rupe u rešetki. Za poluprovodnike grupe IV, elementi III grupe bor, aluminijum deluju kao akceptori, dok elementi grupe V fosfor i arsen deluju kao donori. Za poluprovodnike jedinjenja II-V grupe, selen, telur deluju kao donori, dok berilijum, cink i kadmijum deluju kao akceptori.
Ako se kao nečistoća doda broj akceptorskih atoma, povećava se broj rupa i materijal ima višak nosilaca pozitivnog naboja nego prije. Stoga se poluvodič dopiran akceptorskom nečistoćom naziva pozitivnim ili P-tip poluprovodnikom. Na isti način, poluvodič dopiran donorskim nečistoćama, koje ostavljaju materijal više od elektrona, naziva se poluvodič negativnog tipa ili N-tipa.
Poluvodiči se koriste za proizvodnju različitih tipova dioda, tranzistora i srodnih komponenti. Laseri, fotonaponske ćelije (solarne ćelije) i foto detektori također koriste poluprovodnike.
Koja je razlika između unutrašnjih i ekstrinzičnih poluprovodnika?
