Wat zijn N-type halfgeleiders?

Negatieve (N) -type halfgeleiders zijn gedeeltelijk geleidende en gedeeltelijk isolerende materialen die elektronen in elektronische apparaten doneren. N-type halfgeleiders zijn, net als hun positieve (P) -type tegenhanger, gemaakt van elementen zoals silicium en germanium. N-type halfgeleiders en P-type halfgeleiders vormen samen de bouwstenen van moderne halfgeleiderapparaten.

Valence-elektronen in het atoommodel zijn elektronen in de buitenste schil van de baan. Silicium heeft bijvoorbeeld vier elektronen in de valentieschil. Dit maakt silicium een ​​halfgeleider of gedeeltelijke geleider en gedeeltelijke isolator. Volledige geleiders, zoals koper en aluminium, hebben meer elektronen op de valentieschil, wat resulteert in een gemakkelijkere mobiliteit van elektronen die leidt tot een hoge geleidbaarheid.

Bij het bereiden van silicium voor het produceren van halfgeleiders wordt siliciumdioxide verhit op super verhoogde temperaturen in afwezigheid van zuurstof. Siliciumdioxide is het gewone zand dat bijna overal wordt gevonden. Speciale apparatuur die puur silicium en zijn extrinsieke vormen produceert, is het grootste deel van de investeringen in halfgeleiderproductie.

Extrinsieke halfgeleiders zijn pure halfgeleiders die zijn gedoteerd met onzuiverheidselementen, zoals fosfor of brons, om de elektrondonor of elektronenacceptor te hebben. Wanneer een viervalentie-elektronenelement wordt gedoteerd met een vijfvalentie-elektronenelement, resulteren N-type halfgeleiders. Het gebruik van een drievalentie-element resulteert in een P-type halfgeleider. De hoeveelheid onzuiverheid is ongeveer 1 onzuiverheidsatoom op elke 100 miljoen siliciumatomen.

Fosfor heeft vijf valentie-elektronen. Als 100 miljoen siliciumatomen worden gedoteerd met een fosforatoom, ontstaan ​​N-type halfgeleiders. Het N-type materiaal, samen met een P-type materiaal, wordt een bouwsteen voor de eenvoudigste halfgeleider, bekend als een diode. Om een ​​diode te bouwen, wordt een verbinding gemaakt tussen een N-type en een P-type halfgeleider. Aan de zijden tegenover de kruising zijn metalen draden verbonden met het vrije uiteinde van de halfgeleiders.

Stroom vloeit vrij een kant op in een diode, maar bijna geen stroom vloeit in de andere richting, waardoor de diode een standaardapparaat is voor rectificatie of het proces van het omzetten van wisselstroom (AC) naar direct (DC). Een diode wordt ook gebruikt voor envelop detectie waarbij de piekniveaus van een radiofrequentie (RF) signaal worden geëxtraheerd met behulp van een diode detector circuit. Dit concept suggereert het proces van audio-extractie in amplitudemodulatie (AM). Een diode in combinatie met een weerstand-condensator (RC) circuit van de juiste tijdconstante genereert audio uit een AM RF-envelop.