Co to są półprzewodniki wewnętrzne?
Wewnętrzne półprzewodniki są czystą formą elementów, które zwykle mają cztery elektrony walencyjne. Można wykonać specjalny proces, aby przekształcić wewnętrzne półprzewodniki w półprzewodniki ujemne (N) lub dodatnie (P). Zastosowania półprzewodników typu P i N obejmują bipolarne tranzystory złączowe (BJT), tranzystory polowe (FET) i prostowniki sterowane krzemem (SCR).
Dobre przewodniki elektryczne, takie jak miedź, łatwo tracą elektrony do innych atomów wewnątrz materiału, podczas gdy półprzewodniki częściowo przewodzą, a częściowo izolują. Zarówno krzem, jak i german są pierwiastkami czterowartościowymi. Krzem jest powszechnym materiałem dla półprzewodników, chociaż german jest również stosowany w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości. Różnica między krzemem a germanem polega na tym, że spadek napięcia przewodzenia w germanie wynosi około 0,2 wolta (V), w porównaniu do 0,7 V w krzemie.
Podczas wytwarzania wewnętrznych półprzewodników krzem topi się w bardzo wysokiej temperaturze w gazie obojętnym lub w próżni. Powstały stopiony materiał wygląda bardzo podobnie do stopionego szkła. W procesie zwanym wzrostem wirujący hodowca powoli wciąga stopiony krzem w wewnętrzny materiał krzemu w postaci pręta o średnicy około kilku cali.
Wewnętrzne materiały krzemowe, zwane półprzewodnikami niedomieszkowanymi, półprzewodnikami wewnętrznymi (i) lub półprzewodnikami wewnętrznymi, są mało przydatne w przemyśle elektronicznym. Przydatna postać krzemu jest wynikiem dodawania specjalnych pierwiastków, zwanych domieszkami, w procesie zwanym domieszkowaniem, w którym domieszki, takie jak fosfor lub bor, dodaje się, gdy krzem jest jeszcze stopiony. Po dodaniu fosforu do krzemu dodatkowy elektron sprawia, że krzem jest półprzewodnikiem typu N. Następnym krokiem po wyhodowaniu pręta typu N jest krojenie, w którym podobny do szkła materiał w kształcie pręta zostanie pocięty w celu wytworzenia cienkich płytek krzemowych. Do krojenia bardzo twardego materiału, takiego jak krzem domieszkowany fosforem, stosuje się specjalne techniki, takie jak powierzchniowa fala akustyczna (SAW).
Krzemowe płytki półprzewodnikowe generowane przez krojenie można rysować na osi x, a następnie na osi y, co daje ogromną ilość półprzewodników typu N. Później produkowane są również półprzewodniki typu P, które są gotowe do montażu. W tym momencie wewnętrzne półprzewodniki zostały przekształcone w zewnętrzne półprzewodniki. Najprostszym montażem półprzewodnika typu N i typu P jest złącze dodatnio-ujemne (PN) znane jako dioda, która jest jak zawór jednokierunkowy. Złącze PN, które zostało wygenerowane przez kontakt półprzewodnika typu N i typu P, ma teraz specjalną charakterystykę zwaną przewodnością jednokierunkową.