Was sind intrinsische Halbleiter?
Intrinsische Halbleiter sind eine reine Form von Elementen, die normalerweise vier Valenzelektronen haben. Ein spezielles Verfahren kann durchgeführt werden, um intrinsische Halbleiter in negative (N) oder positive (P) Halbleiter umzuwandeln. Die Verwendungen von Halbleitern vom P-Typ und N-Typ umfassen Bipolartransistoren (BJT), Feldeffekttransistoren (FET) und siliziumgesteuerte Gleichrichter (SCR).
Gute elektrische Leiter wie Kupfer verlieren leicht Elektronen an andere Atome innerhalb des Materials, während Halbleiter teilweise leitend und teilweise isolierend sind. Sowohl Silizium als auch Germanium sind vierwertige Elemente. Silizium ist ein gängiges Material für Halbleiter, obwohl Germanium auch für Hochfrequenzanwendungen verwendet wird. Der Unterschied zwischen Silizium und Germanium besteht darin, dass der Durchlassspannungsabfall in Germanium etwa 0,2 Volt (V) im Vergleich zu 0,7 V in Silizium beträgt.
Bei der Herstellung von intrinsischen Halbleitern wird Silizium bei einer sehr hohen Temperatur in einem Inertgas oder Vakuum geschmolzen. Das resultierende geschmolzene Material ähnelt stark einer Glasschmelze. Durch einen Prozess, der als Wachsen bezeichnet wird, zieht ein sich drehender Züchter das geschmolzene Silizium langsam in ein intrinsisches Material aus Silizium in Form eines Stabes mit einem Durchmesser von einigen Zoll.
Intrinsische Siliziummaterialien, undotierte Halbleiter, intrinsische (i) -Halbleiter oder intrinsische Halbleiter genannt, sind für die Elektronikindustrie von geringem Nutzen. Die nützliche Form von Silicium ist das Ergebnis der Zugabe spezieller Elemente, die als Dotierstoffe bekannt sind, in einem als Dotieren bezeichneten Verfahren, bei dem Dotierstoffe wie Phosphor oder Bor zugesetzt werden, während das Silicium noch geschmolzen ist. Wenn dem Silizium Phosphor zugesetzt wird, macht ein zusätzliches Elektron das Silizium zu einem Halbleiter vom N-Typ. Der nächste Schritt nach dem Züchten eines N-Typ-Siliciumstabs ist das Schneiden, wobei das glasartige, stabförmige Material geschnitten wird, um dünne Siliciumwafer herzustellen. Spezielle Techniken wie die akustische Oberflächenwelle (Surface Acoustic Wave, SAW) werden zum Schneiden eines sehr harten Materials wie phosphordotiertem Silizium verwendet.
Die Siliziumwafer, die durch Schneiden erzeugt werden, können auf der x-Achse und dann auf der y-Achse geritzt werden, was zu einer großen Menge von Halbleitern vom N-Typ führt. Später werden auch P-Halbleiter hergestellt und für den Montageprozess vorbereitet. Zu diesem Zeitpunkt wurden die intrinsischen Halbleiter in extrinsische Halbleiter umgewandelt. Die einfachste Anordnung eines Halbleiters vom N-Typ und P-Typ ist ein als Diode bekannter Plus-Minus-Übergang (PN), der einem Einwegventil gleicht. Der PN-Übergang, der durch den Kontakt des Halbleiters vom N-Typ und P-Typ erzeugt wurde, weist nun eine spezielle Eigenschaft auf, die als Einwegleitfähigkeit bekannt ist.