ĐIện tử Khái niệm cơ bản: Semiconductor là gì? - núm vú giả

Các chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử. Như tên của nó ngụ ý, một chất bán dẫn là một vật liệu mà tiến hành hiện tại, nhưng chỉ một phần. Độ dẫn điện của chất bán dẫn ở đâu đó giữa vật liệu cách điện, dẫn đến dẫn suất gần như không dẫn điện, và dây dẫn, dẫn điện gần như đầy đủ. Hầu hết các chất bán dẫn là tinh thể được làm từ một số vật liệu nhất định, thường là silic.

. vỏ ngoài cùng được gọi là vỏ valence . Các điện tử trong vỏ này là những chất tạo thành các liên kết với các nguyên tử lân cận. Trái phiếu này được gọi là trái phiếu

liên kết hóa trị . Hầu hết các chất dẫn điện đều có một điện tử trong vỏ giá trị. Mặt khác, bán dẫn thường có bốn điện tử trong vỏ giá trị của chúng. . Chất bán dẫn được tạo ra từ các tinh thể như vậy, thường là tinh thể silic.

Ở đây, mỗi vòng tròn đại diện cho một nguyên tử silic, và các đường giữa các nguyên tử đại diện cho các điện tử chia sẻ. Mỗi một trong bốn điện tử hóa trị trong mỗi nguyên tử silicon được chia sẻ với một nguyên tử silic lân cận. Như vậy, mỗi nguyên tử silicon được liên kết với bốn nguyên tử silicon khác.

Các tinh thể silic tinh khiết không phải là tất cả những hữu ích về điện tử. Nhưng nếu bạn giới thiệu một lượng nhỏ các nguyên tố khác vào một tinh thể, tinh thể bắt đầu tiến hành một cách thú vị.

Quá trình cố tình đưa các nguyên tố khác vào trong một tinh thể được gọi là

doping

. Nguyên tố được giới thiệu bởi doping được gọi là

dopant . Tinh thể silic có thể biến đổi thành một trong hai loại dây dẫn khác nhau: Chất bán dẫn loại N: Tạo ra khi chất phụ gia là một nguyên tố có năm điện tử trong lớp hóa trị. Phốt pho thường được sử dụng cho mục đích này. Các nguyên tử photpho kết hợp ngay trong cấu trúc tinh thể của silicon, mỗi một liên kết với bốn nguyên tử silicon lân cận giống như một nguyên tử silic sẽ. Bởi vì nguyên tử phosphorus có năm electron trong vỏ giá trị của nó, nhưng chỉ có bốn trong số chúng được liên kết với các nguyên tử liền kề, điện tử hóa trị thứ năm bị treo ra mà không có gì liên kết.

• Các electron hóa trị trong các nguyên tử photpho bắt đầu hoạt động giống như các điện tử hóa trị đơn trong một dây dẫn thường xuyên như đồng. Họ được tự do di chuyển. Bởi vì loại chất bán dẫn này có thêm electron, nó được gọi là chất bán dẫn loại N.

  Chất bán dẫn dạng P:

  Xảy ra khi chất phụ gia (như boron) chỉ có ba điện tử trong vỏ giá trị. Khi một lượng nhỏ được tích hợp vào tinh thể, nguyên tử có thể liên kết với bốn nguyên tử silicon, nhưng vì nó chỉ có ba điện tử cung cấp, một lỗ

  

• được tạo ra. Lỗ hoạt động giống như một điện tích dương, do đó các chất bán dẫn bị pha tạp theo cách này được gọi là chất bán dẫn kiểu P. Giống như một điện tích dương, các lỗ thu hút điện tử. Nhưng khi một electron di chuyển vào lỗ, electron sẽ để lại một lỗ mới ở vị trí trước. Do đó, trong một loại bán dẫn kiểu P, các lỗ hổng liên tục di chuyển xung quanh trong tinh thể khi các điện tử liên tục cố gắng lấp đầy chúng. Khi điện áp được áp dụng cho cả loại bán dẫn loại N hoặc bán dẫn loại P, dòng điện dòng chảy hiện tại, vì cùng một lý do mà nó chảy vào dây dẫn thông thường: Phía tiêu cực của điện áp đẩy các điện tử, và mặt tích cực kéo chúng. Kết quả là chuyển động electron và lỗ ngẫu nhiên luôn tồn tại trong chất bán dẫn được tổ chức theo một hướng, tạo ra dòng điện đo được.