Video: Semiconductors NEWS - May2008 2025
Diodi e transistor sono realizzati con semiconduttori come silicio e germanio. I semiconduttori puri non condurranno corrente elettrica, ma se drogano un semiconduttore aggiungendo alcuni tipi di impurità, noti come droganti , cambierai le caratteristiche elettriche del semiconduttore, e condotta quando viene applicata una tensione nel modo giusto.
Gli atomi di un semiconduttore puro, come il silicio, sono tenuti insieme da forti legami covalenti in una struttura cristallina tridimensionale. Ogni atomo di silicio condivide i suoi 8 elettroni di valenza (esterni) con atomi vicini. Con il drogaggio di un materiale semiconduttore puro, si sconvolgono i suoi legami e si liberano i portatori di carica .
I Dopants non sono doppioni; cercano di mascherarsi come uno degli atomi del cristallo, tentando di legarsi con gli altri atomi, ma sono abbastanza diversi da suscitare un po 'le cose. Per esempio, un atomo di arsenico ha un elettrone più esterno di un atomo di silicio. Quando aggiungi una piccola quantità di arsenico a un gruppo di atomi di silicio, ogni atomo di arsenico si insinua, legandosi con gli atomi di silicio, ma lasciando che il suo elettrone in eccesso vada alla deriva attraverso il cristallo. Anche se il materiale drogato è elettricamente neutro, ora contiene un mucchio di elettroni liberi che vagano senza meta - rendendolo molto più conduttivo. Doping il silicio, si cambiano le sue proprietà elettriche: Ovunque viene aggiunto il drogante, il silicio diventa più conduttivo.
Un altro modo per drogare i semiconduttori è usare materiali come il boro, in cui ogni atomo ha un meno elettrone di valenza di un atomo di silicio. Per ogni atomo di boro si aggiunge a un cristallo di silicio, si ottiene quello che è noto come un buco nella struttura cristallina dove dovrebbe essere un elettrone esterno. Ovunque ci sia un buco nella struttura, il legame che tiene insieme gli atomi è così forte che ruberà un elettrone da un altro atomo per riempire il buco, lasciando un buco da qualche altra parte, che poi viene riempito da un altro elettrone, e così via.
Puoi pensare a questo processo come a un buco che si muove all'interno del cristallo. (Bene, gli elettroni si muovono, ma sembra che la posizione del buco continui a muoversi.) Poiché ogni buco rappresenta un elettrone mancante, il movimento dei fori ha lo stesso effetto di un flusso di cariche positive.
Le impurità che liberano gli elettroni (cariche negative) per muoversi attraverso un semiconduttore sono chiamate droganti donatori , e il semiconduttore drogato è noto come semiconduttore di tipo N . L'arsenico è un drogante tipico del donatore.
Le impurità (come il boro) che liberano buchi (come le cariche positive) per muoversi attraverso un semiconduttore sono chiamate droganti accettori , e il semiconduttore drogato è noto come P- digitare semiconduttore . Il boro è un tipico drogante accettore.
Se si applica una sorgente di tensione su un semiconduttore di tipo N o P, il semiconduttore drogato agisce come un conduttore e consente alla corrente di fluire. Ma se si combinano un semiconduttore di tipo N e P, la corrente fluirà in una sola direzione attraverso la giunzione pn - e solo in determinate condizioni di tensione. Creando diverse combinazioni di tipi P e tipi N, si creano diversi tipi di diodi e transistor.
