|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE
Obecnie prawie wszystkie urządzenia elektroniczne zawierają znaczną liczbę elementów półprzewodnikowych. Konduktywność: 10 -18 10 -8 10 -1 10 5 10 7 10 8 izolatory półprzewodniki przewodniki Ponadto konduktywność półprzewodników zależy silnie od temperatury, oświetlenia, naprężeń mechanicznych i innych czynników. Wykorzystuje się to do budowy półprzewodnikowych czujników pomiarowych, w większości przypadków stanowi to wadę elementów. Podstawowym materiałem do produkcji elementów półprzewodnikowych jest krzem w postaci krystalicznej. Mechanizm przewodzenia w półprzewodniku można w uproszczeniu wyjaśnić w oparciu o model atomu opracowany przez Nielsa Bohra z późniejszymi modyfikacjami. Pasma energetyczne atomu półprzewodnika Większość elektronów w atomie krzemu zajmuje niższe poziomy energetyczne (bliżej jądra), cztery tzw. elektrony walencyjne zajmują pasmo podstawowe; uczestniczą one w wiązaniach międzyatomowych. Elektron walencyjny może przemieścić się do pasma przewodnictwa, jeżeli dostarczone mu zostanie energia (np. przez podgrzanie półprzewodnika). Elektron który znalazł się w pasmie przewodnictwa porusza się jak swobodny nośnik ładunku w całej objętości kryształu (jak w przewodniku). Niedobór elektronu w wiązaniu międzyatomowym (nieskompensowany ładunek dodatni zwany „dziurą”) może powodować przejście do tego miejsca elektronu walencyjnego z sąsiedniego wiązania czyli przemieszczenie się dodatniej „dziury”. Zerwanie każdego wiązania międzyatomowego tworzy parę nośników ładunku: swobodny elektron i „dziurę” – tzw. generacja pary nośników. Przy spotkaniu elektronu i dziury elektron może uzupełnić uszkodzone wiązanie – tzw. rekombinacja nośników. Koncentracja swobodnych elektronów n i koncentracja dziur p w czystym krzemie są sobie równe. Domieszkowanie: Wprowadzając celowo do kryształu krzemu atomy pierwiastków o 3 elektronach walencyjnych (akceptory; np. ind, gal) doprowadzamy do braku 1 elektronu walencyjnego w wiązaniach międzyatomowych – przy niewielkiej dawce energii powstaje „dziura”. Wprowadzając atomy pierwiastków o 5 elektronach walencyjnych (donory; np. arsen, antymon) doprowadzamy do nadmiaru 1 elektronu walencyj- nego w wiązaniach międzyatomowych – przy niewielkiej dawce energii może on przejść do pasma przewodnictwa – powstaje swobodny elektron. Półprzewodnik typu n – koncentracja swobodnych elektronów większa od koncentracji dziur (np. domieszkowany donorowo) Półprzewodnik typu p – koncentracja dziur większa od koncentracji swobodnych elektronów (np. domieszkowany akceptorowo) Złącze pn Jeżeli w płytce półprzewodnika umieszczone są obok siebie obszary typu n oraz typu p , powstaje tzw. złącze pn. Wskutek dyfuzji nośników ładunku przez złącze (prąd dyfuzji), wytwarza się nadmiar ładunku dodatniego (jonowego) po stronie n oraz nadmiar ładunku ujemnego (jonowego) po stronie p ; tworzy się bariera potencjału. Wytworzone pole elektryczne (efekt podobny do tego, jaki powstaje między okładzinami kondensatora) przeciwdziała zjawisku dyfuzji. Wytworzone pole wywołuje ruch nośników mniejszościowych w kierunku przeciwnym (prąd unoszenia). Napięcie bariery potencjału U j zależy od koncentracji domieszek. W praktyce typowa wartość dla krzemowych złączy pn wynosi poniżej 1 V. Obszar w środkowej strefie, pozbawiony swobodnych nośników w wyniku |
Menu
|