ĐIện tử: Các điôxít và bóng bán dẫn Doping bán dẫn - linh hồn

Điốt và bóng bán dẫn được làm từ chất bán dẫn như silic và gecmani. Các chất bán dẫn thuần khiết sẽ không dẫn dòng điện, nhưng nếu bạn một chất bán dẫn bằng cách thêm một số loại tạp chất, được gọi là dopants , bạn sẽ thay đổi các đặc tính điện của chất bán dẫn và nó sẽ tiến hành khi một điện áp được áp dụng cho nó chỉ trong đúng cách. Các nguyên tử của chất bán dẫn tinh khiết, như silic, được giữ lại với nhau bởi các liên kết đồng hóa trị mạnh trong cấu trúc tinh thể ba chiều. Mỗi nguyên tử silicon chia sẻ các electron 8 valence (bên ngoài) với các nguyên tử lân cận. Bằng cách pha tạp vật liệu bán dẫn tinh khiết, bạn đã làm hỏng các liên kết của nó và giải phóng các tàu sân bay có tải trọng

.

Chất gây mê không phải là chất thải; họ cố gắng giả vờ như một trong những nguyên tử của tinh thể, cố gắng liên kết với các nguyên tử khác, nhưng chúng chỉ khác nhau đủ để khuấy lên một chút. Ví dụ, một nguyên tử arsenic có một điện tử bên ngoài hơn một nguyên tử silicon. Khi bạn thêm một lượng nhỏ asen vào một bó các nguyên tử silic, mỗi nguyên tử arsenic đi vào, liên kết với các nguyên tử silic, nhưng để lại thêm electron trôi qua qua tinh thể. Mặc dù vật liệu pha tạp có tính điện tử, bây giờ nó chứa một số electron tự do di chuyển không mục đích - làm cho nó dẫn điện nhiều hơn. Bằng cách pha tạp silic, bạn thay đổi các tính chất điện của nó: Bất cứ nơi nào dopant được thêm vào, silicon trở nên dẫn điện hơn.

ít điện tử hóa trị hơn một nguyên tử silicon. Đối với mỗi nguyên tử boron mà bạn thêm vào một tinh thể silic, bạn sẽ có được cái gọi là lỗ

trong cấu trúc tinh thể ở đó một electron ngoài nên có. Bất cứ nơi nào có một lỗ trong cấu trúc, liên kết giữ các nguyên tử với nhau rất mạnh, nó sẽ ăn cắp một điện tử từ một nguyên tử khác để lấp đầy lỗ, để lại một lỗ ở một nơi khác, sau đó được đổ đầy bởi một điện tử khác, vân vân.

Bạn có thể nghĩ về quá trình này như là lỗ hổng di chuyển xung quanh bên trong tinh thể. (Vâng, các electron đang di chuyển, nhưng có vẻ như vị trí của lỗ vẫn tiếp tục di chuyển) Vì mỗi lỗ đại diện cho một electron bị mất, chuyển động của các lỗ có tác động tương tự như một dòng các điện tích dương. Các tạp chất giải phóng electron (phí âm) để di chuyển qua chất bán dẫn được gọi là dopants nhà tài trợ

,

và chất bán dẫn bị pha tạp được biết đến như là một chất bán dẫn loại

N . Arsenic là một chất phụ gia điển hình cho người hiến tặng. Các tạp chất (như boron) làm cho các lỗ trống (như điện tích dương) đi qua chất bán dẫn được gọi là chất tiếp nhận và chất bán dẫn bị pha tạp được gọi là P- loại bán dẫn .

Boron là một chất phụ gia chấp nhận điển hình. Nếu bạn áp dụng một nguồn điện áp trên một loại N hoặc một chất bán dẫn kiểu P, chất bán dẫn bị pha tạp hoạt động như một dây dẫn và cho phép dòng chảy hiện tại. Nhưng nếu bạn kết hợp một chất bán dẫn loại N và loại P, dòng điện sẽ chảy chỉ trong một hướng qua đường giao lộ pn và chỉ trong điều kiện điện áp nhất định. Bằng cách tạo ra các kết hợp khác nhau của các loại P và các kiểu N, bạn tạo ra các loại điốt và bóng bán dẫn khác nhau.