Cosa sono i semiconduttori estrinseci?

I semiconduttori estrinseci sono materiali parzialmente conduttivi e parzialmente isolanti che sono stati modificati chimicamente per sopportare una carica elettrica non neutra. Sono i mattoni dei dispositivi a semiconduttore. La produzione di semiconduttori estrinseci segue una produzione di successo di semiconduttori intrinseci e la loro trasformazione in semiconduttori di tipo positivo (P) o negativo (N).

Quando il biossido di silicio subisce la rimozione di atomi di ossigeno, è possibile l'estrazione di silicio puro. Questo silicio puro, sebbene in forma liquida, reagisce facilmente con l'ossigeno per tornare a una variazione della normale sabbia. Utilizzando un ambiente di produzione speciale, come nel vuoto o in un gas non reattivo, il materiale al silicio ha una probabilità di avere elevata purezza. Eventuali tracce indesiderate di altri elementi e composti vengono anche separate per ottenere silicio puro. Il silicio si fonde a circa 2.577 ° F (circa 1.414 ° C), quindi sono necessarie attrezzature e tecnologie speciali per la produzione di semiconduttori estrinseci.

Il silicio puro da solo deve essere drogato in modo tale da non rimanere permanentemente come un semiconduttore intrinseco. Il doping comporta l'introduzione di ulteriori impurità controllate nel semiconduttore intrinseco mentre è in forma liquida. Nell'industria elettronica, il silicio puro che funziona come un semiconduttore intrinseco deve essere convertito in un semiconduttore estrinseco per poter essere utilizzato. Se si è solidificato come intrinseco, deve essere nuovamente fuso per creare un semiconduttore estrinseco. Una volta che il semiconduttore intrinseco è in forma liquida, la creazione di un semiconduttore di tipo P o N è la scelta successiva e, con i giusti elementi droganti o la scelta corretta di impurità controllate, il semiconduttore intrinseco diventa un semiconduttore estrinseco o un semiconduttore drogato.

I semiconduttori estrinseci sono di tipo N o di tipo P, a seconda del drogante utilizzato. Un drogante, come il boro, può avere tre elettroni sul guscio dell'atomo esterno, o valenza, per produrre un semiconduttore di tipo P. Quelli con cinque elettroni di valenza, come il fosforo, sono usati come droganti per produrre un semiconduttore di tipo N. L'aggiunta di boro al silicio puro fuso in un ambiente non reattivo lo rende un semiconduttore di tipo P o un accettore di elettroni, mentre il drogaggio di silicio intrinseco con fosforo crea un semiconduttore di tipo N o un donatore di elettroni. Un atomo di boro fino a 10 milioni di atomi di silicio è il rapporto tipico della quantità di impurità in un semiconduttore intrinseco.

Un impianto a semiconduttore fornisce componenti con varie combinazioni di semiconduttori estrinseci. Il diodo a due terminali ha una singola giunzione PN o un semiconduttore di tipo P e tipo N uniti. I chip di integrazione su larga scala hanno migliaia di giunzioni di semiconduttori di tipo P e N.