Vidinis ir išorinis puslaidininkis
Pažymėtina, kad šiuolaikinė elektronika yra pagrįsta vienos rūšies medžiaga - puslaidininkiais. Puslaidininkiai yra medžiagos, kurių laidumas tarp laidininkų ir izoliatorių yra vidutinis. Puslaidininkinės medžiagos buvo naudojamos elektronikoje dar prieš tai, kai 1940-aisiais buvo išrastas puslaidininkinis diodas ir tranzistorius, tačiau po to puslaidininkiai plačiai pritaikyti elektronikos srityje. 1958 m. Jacko Kilby iš Teksaso instrumentų išradus integruotą grandinę puslaidininkių naudojimas elektronikos srityje pakilo iki šiol neregėto lygio.
Natūraliai puslaidininkiai turi savo laidumo savybę dėl nemokamų krūvininkų. Toks puslaidininkis, medžiaga, natūraliai pasižyminti puslaidininkių savybėmis, yra žinomas kaip vidinis puslaidininkis. Kuriant pažangius elektroninius komponentus, puslaidininkiai buvo patobulinti, kad jų laidumas būtų didesnis, pridedant medžiagų ar elementų, kurie padidina krūvininkų skaičių puslaidininkių medžiagoje. Toks puslaidininkis yra žinomas kaip išorinis puslaidininkis.
Daugiau apie vidinius puslaidininkius
Bet kurios medžiagos laidumą lemia elektronai, kuriuos terminis maišymas išleidžia į laidumo juostą. Vidinių puslaidininkių atveju išsiskyrusių elektronų skaičius yra santykinai mažesnis nei metaluose, bet didesnis nei izoliatoriuose. Tai leidžia labai ribotą srovės laidumą per medžiagą. Padidinus medžiagos temperatūrą, į laidumo juostą patenka daugiau elektronų, taigi padidėja ir puslaidininkio laidumas. Puslaidininkyje yra dviejų tipų krūvininkai: elektronai, išleidžiami į valentinę juostą, ir laisvos orbitos, plačiau žinomos kaip skylės. Vidiniame puslaidininkyje esančių skylių ir elektronų skaičius yra vienodas. Tiek skylės, tiek elektronai prisideda prie srovės srauto. Pritaikius potencialų skirtumą, elektronai juda link didesnio, o skylės - link mažesnio.
Yra daug medžiagų, kurios veikia kaip puslaidininkiai, o kai kurios yra elementai, o kitos - junginiai. Silicis ir germanis yra elementai, turintys puslaidininkių savybių, o galio arsenidas yra junginys. Paprastai IV grupės elementai ir junginiai iš III ir V grupės elementų, tokie kaip galio arsenidas, aliuminio fosfidas ir galio nitridas, turi vidines puslaidininkines savybes.
Daugiau apie išorinius puslaidininkius
Pridedant skirtingus elementus, puslaidininkių savybes galima patobulinti, kad būtų praleista daugiau srovės. Pridėjimo procesas yra žinomas kaip dopingas, o pridėta medžiaga yra žinoma kaip priemaišos. Dėl priemaišų padidėja krūvininkų skaičius medžiagoje, leidžiantis geriau praleisti laidumą. Remiantis pateiktu nešikliu, priemaišos priskiriamos priėmėjams ir donorams. Donorai yra medžiagos, kurių gardelėje yra nesusiję elektronai, o akceptoriai yra medžiagos, kurios palieka grotelėse skyles. IV grupės puslaidininkiams III grupės elementai Boras, aliuminis veikia kaip akceptoriai, o V grupės elementai - fosforas ir arsenas - kaip donorai. II-V grupės puslaidininkių atveju selenas, telūras veikia kaip donorai, o berilis, cinkas ir kadmis - kaip akceptoriai.
Jei kaip priemaiša pridedama keletas akceptorių atomų, skylių skaičius padidėja ir medžiagoje yra daugiau nei anksčiau teigiamų krūvių nešėjų. Todėl puslaidininkis, legiruotas akceptoriaus priemaiša, vadinamas teigiamo arba P tipo puslaidininkiu. Tuo pačiu būdu puslaidininkis, legiruotas donoro priemaišomis, dėl kurio medžiagos lieka daugiau nei elektronai, vadinamas neigiamuoju arba N tipo puslaidininkiu.
Puslaidininkiai naudojami gaminant įvairių tipų diodus, tranzistorius ir susijusius komponentus. Lazeriai, fotoelementai (saulės elementai) ir foto detektoriai taip pat naudoja puslaidininkius.
Kuo skiriasi vidiniai ir išoriniai puslaidininkiai?
