Hvad er ekstreme halvledere?
Ekstrinsiske halvledere er delvist ledende og delvis isolerende materialer, der er kemisk ændret til at bære en ikke-neutral elektrisk ladning. De er byggestenene i halvlederenheder. Produktionen af ekstrinsiske halvledere følger en vellykket produktion af iboende halvledere og deres omdannelse til positive (P) -type eller negative (N) -type halvledere.
Når siliciumdioxid gennemgår fjernelse af oxygenatomer, er ekstraktion af rent silicium muligt. Selv om det er i flydende form, reagerer dette rene silicium let med ilt for at vende tilbage til en variation af almindeligt sand. Ved at bruge et specielt produktionsmiljø, såsom i et vakuum eller en ikke-reagerende gas, har siliciummaterialet en chance for at have høj renhed. Eventuelle uønskede spor af andre elementer og forbindelser separeres også for at opnå rent silicium. Silicium smelter ved ca. 2.577 ° F (ca. 1.414 ° C), og derfor kræves specielt udstyr og teknologi til fremstilling af ekstrinsiske halvledere.
Ren silicium i sig selv skal doperes, så den ikke forbliver permanent som en iboende halvleder. Doping involverer introduktion af yderligere kontrollerede urenheder i den iboende halvleder, mens den er i flydende form. I elektronikindustrien skal ren silicium, der fungerer som en iboende halvleder, omdannes til en ekstrinsic halvleder for at kunne bruges. Hvis det har størknet som iboende, skal det smeltes igen for at skabe en ekstrinsik halvleder. Når den iboende halvleder er i flydende form, er det at skabe en P-type eller N-type halvleder det næste valg, og med de rigtige dopingmiddelelementer eller korrekt valg af kontrollerede urenheder, bliver den iboende halvleder en ekstrinsic halvleder eller en dopet halvleder.
Ekstrinsiske halvledere er enten N-type eller P-type, afhængigt af det anvendte dopingmiddel. Et dopingmiddel, såsom bor, kan have tre elektroner på den ydre atomskal eller valens til at fremstille en P-type halvleder. Dem med fem valenselektroner, såsom fosfor, bruges som dopingmidler til at fremstille en N-type halvleder. At tilføre bor til smeltet rent silicium i et ikke-reagerende miljø gør det til en P-type halvleder eller en elektronacceptor, mens doping af iboende silicium med fosfor skaber en N-type halvleder eller en elektron donor. Et boratom til op til 10 millioner siliciumatomer er det typiske forhold mellem mængden af urenhed i en iboende halvleder.
Et halvlederanlæg leverer komponenter med forskellige kombinationer af ekstrinsiske halvledere. Den to-terminale diode har et enkelt PN-kryds eller en sammenføjet halvleder af P-type og N-type. Meget storskala integrationschips har tusindvis af kryds af P-type og N-type halvledere.