Jaké jsou různé typy polovodičů?

Existují dva základní typy polovodičů; vnitřní a vnější. Materiál obsahující vnitřní polovodič je v obecně čistém stavu. Vnější polovodič může být dále kategorizován jako typ n nebo p. Toto je látka, do které byly přidány nečistoty, aby se dosáhlo požadovaného stavu. Polovodiče typu N a p jsou vnější polovodiče, ke kterým byly přidány různé nečistoty, a proto mají různé vodivé vlastnosti.

Polovodič je obvykle krystalická pevná látka, ve které je vodivost v důsledku toku elektronů mezi vodivostí kovu a izolátoru. Vnitřní polovodiče jsou takové materiály s malou nebo žádnou nečistotou, nejběžněji používaným křemíkem. Atomová mřížková struktura křemíkových krystalů je tvořena dokonalými kovalentními vazbami, což znamená, že se může pohybovat jen málo volných elektronů. Krystal je téměř izolátor. Jak teploty stoupají nad absolutní nulu, zvyšuje se pravděpodobnost indukce toku elektronů v materiálu.

Tento účinek může být značně zvýšen zavedením nečistot do mřížkové struktury, které zpřístupňují větší počet volných elektronů. Proces přidávání určitých nečistot do polovodičů se označuje jako doping. Přidaná nečistota se nazývá dopant. Množství dopantu přidaného do vlastního polovodiče proporcionálně mění jeho úroveň vodivosti. Produktem procesu dopingu jsou vnější polovodiče.

Dopanti jsou označováni jako akceptoři nebo dárci a mění koncentrace nosičů nábojů polovodiče. V polovodičích jsou dva typy nosičů náboje; volný elektron a díra, kde byl elektron v atomovém valenčním pásmu. Elektron je záporný nábojový nosič a díra je považována za pozitivní nábojový nosič stejné velikosti. Dopantové donory mají více valenčních elektronů než materiál, který nahrazují, což umožňuje více volných elektronů. Akceptorové dopanty mají méně valenčních elektronů než materiál, který nahrazují, což vytváří více děr.

Polovodiče typu N jsou vnější polovodiče, ve kterých byly použity donorové dopanty. Výsledkem je nárůst negativních nosičů elektronového náboje. Negativní nosiče nábojů se nazývají většinovým nosičem typu n, zatímco kladné nosiče nábojů se nazývají menšina.

Polovodiče typu P jsou výsledkem použití akceptorových dopantů. Jako kovalentní vazby mřížové reformy jsou ve valenčních pásech okolního materiálu ponechány díry. Zvýšení otvorů zvyšuje koncentraci pozitivních nosičů náboje. Majoritní nosič pro typ p by byl pozitivní a menšinový negativní.

Dopingem mohou být polovodiče vyráběny s různými a doplňkovými vodivými vlastnostmi. Důležitou aplikací je křižovatka pn, kde polovodiče typu p a n jsou v těsném kontaktu. Jedním z účinků křižovatky je umožnit, aby se díry a elektrony spojily a vytvořily světlo. Jedná se o diodu emitující světlo (LED). Spojka pn také tvoří diodu, kde elektřina může proudit v jednom směru přes spoj, ale ne ve druhém, požadavek na digitální elektroniku.