Wat zijn extrinsieke halfgeleiders?
Extrinsieke halfgeleiders zijn gedeeltelijk geleidende en gedeeltelijk isolerende materialen die chemisch zijn veranderd om een niet-neutrale elektrische lading te dragen. Het zijn de bouwstenen van halfgeleiderapparaten. De productie van extrinsieke halfgeleiders volgt op een succesvolle productie van intrinsieke halfgeleiders en hun transformatie in positieve (P) -type of negatieve (N) -type halfgeleiders.
Wanneer siliciumdioxide verwijdering van zuurstofatomen ondergaat, is extractie van zuiver silicium mogelijk. Dit zuivere silicium reageert in vloeibare vorm gemakkelijk met zuurstof om terug te keren naar een variatie van gewoon zand. Door een speciale productieomgeving te gebruiken, zoals in een vacuüm of een niet-reagerend gas, heeft het siliciummateriaal een kans op een hoge zuiverheid. Ongewenste sporen van andere elementen en verbindingen worden ook gescheiden om zuiver silicium te verkrijgen. Silicium smelt bij ongeveer 2577 ° F (ongeveer 1414 ° C), daarom zijn speciale apparatuur en technologie vereist voor het produceren van extrinsieke halfgeleiders.
Zuiver silicium moet op zichzelf worden gedoteerd zodat het niet permanent als een intrinsieke halfgeleider blijft. Doping omvat het introduceren van extra gecontroleerde onzuiverheden in de intrinsieke halfgeleider terwijl deze zich in vloeibare vorm bevindt. In de elektronica-industrie moet puur silicium dat als intrinsieke halfgeleider functioneert, worden omgezet in een extrinsieke halfgeleider om te kunnen worden gebruikt. Als het als intrinsiek is gestold, moet het opnieuw worden gesmolten om een extrinsieke halfgeleider te maken. Zodra de intrinsieke halfgeleider in vloeibare vorm is, is het maken van een P-type of N-type halfgeleider de volgende keuze, en met de juiste doterende elementen of juiste keuze van gecontroleerde onzuiverheden, wordt de intrinsieke halfgeleider een extrinsieke halfgeleider of een gedoteerde halfgeleider.
Extrinsieke halfgeleiders zijn van het N-type of het P-type, afhankelijk van de gebruikte doteerstof. Een doteerstof, zoals boor, kan drie elektronen op de buitenste atoomschil of valentie hebben om een P-type halfgeleider te produceren. Die met vijf valentie-elektronen, zoals fosfor, worden als doteermiddelen gebruikt om een N-type halfgeleider te produceren. Boor toevoegen aan gesmolten puur silicium in een niet-reagerende omgeving maakt het een P-type halfgeleider of een elektronenacceptor, terwijl dotering van intrinsiek silicium met fosfor een N-type halfgeleider of een elektrondonor creëert. Eén booratoom tot maar liefst 10 miljoen siliciumatomen is de typische verhouding van de hoeveelheid onzuiverheid in een intrinsieke halfgeleider.
Een halfgeleiderfabriek levert componenten met verschillende combinaties van extrinsieke halfgeleiders. De twee-terminal diode heeft een enkele PN-junctie, of een verbonden P-type en N-type halfgeleider. Zeer grootschalige integratiechips hebben duizenden knooppunten van P-type en N-type halfgeleiders.