Wat zijn intrinsieke halfgeleiders?
Intrinsieke halfgeleiders zijn een pure vorm van elementen die meestal vier valentie-elektronen hebben. Een speciaal proces kan worden uitgevoerd om van intrinsieke halfgeleiders negatieve (N) -type of positieve (P) -type halfgeleiders te maken. Het gebruik van P-type en N-type halfgeleiders omvat bipolaire junctie-transistors (BJT), veldeffecttransistors (FET) en siliciumgestuurde gelijkrichters (SCR).
Goede geleiders van elektriciteit, zoals koper, verliezen gemakkelijk elektronen aan andere atomen in het materiaal, terwijl halfgeleiders gedeeltelijk geleidend en gedeeltelijk isolerend zijn. Zowel silicium als germanium zijn elementen met vier valentie. Silicium is een veelgebruikt materiaal voor halfgeleiders, hoewel germanium ook wordt gebruikt voor hoogfrequente toepassingen. Het verschil tussen silicium en germanium is dat de voorwaartse spanningsval in germanium ongeveer 0,2 volt (V) is, vergeleken met 0,7 V in silicium.
Bij het maken van intrinsieke halfgeleiders wordt silicium bij een zeer hoge temperatuur gesmolten in een inert gas of een vacuüm. Het resulterende gesmolten materiaal lijkt erg op een gesmolten glas. Via een proces dat groeit wordt genoemd, trekt een draaiende teler het gesmolten silicium langzaam in een intrinsiek materiaal van silicium in de vorm van een staaf met een diameter van ongeveer een paar centimeter.
Intrinsieke siliciummaterialen, ongedoteerde halfgeleiders, intrinsieke (i) -type halfgeleiders of intrinsieke halfgeleiders genoemd, zijn van weinig nut voor de elektronische industrie. De bruikbare vorm van silicium is een resultaat van het toevoegen van speciale elementen, bekend als doteermiddelen, in een proces dat doping wordt genoemd, waarbij doteermiddelen, zoals fosfor of boor, worden toegevoegd terwijl het silicium nog gesmolten is. Wanneer fosfor aan silicium wordt toegevoegd, maakt een extra elektron het silicium tot een N-type halfgeleider. De volgende stap nadat een N-type siliciumstaaf is gegroeid, is snijden, waarbij het glasachtige, staafvormige materiaal zal worden gesneden om dunne siliciumwafels te produceren. Speciale technieken, zoals de oppervlakte akoestische golf (SAW), worden gebruikt bij het snijden van een zeer hard materiaal, zoals met fosfor gedoteerd silicium.
De siliciumwafels die worden gevormd door snijden kunnen op de x-as en vervolgens op de y-as worden geschreven, wat resulteert in een enorme hoeveelheid N-type halfgeleiders. Later worden ook P-type halfgeleiders geproduceerd en klaargemaakt voor het assemblageproces. Op dit punt zijn de intrinsieke halfgeleiders omgezet in extrinsieke halfgeleiders. De eenvoudigste samenstelling van een N-type en een P-type halfgeleider is een positief-negatieve (PN) overgang die bekend staat als een diode, die lijkt op een eenrichtingsklep. De PN-overgang die werd gegenereerd door het contact van de N-type en P-type halfgeleider heeft nu een speciale eigenschap die bekend staat als eenrichtingsgeleiding.