Pangunahing Pagkakaiba - p -type kumpara n -type Semiconductor

p-uri at n-uri ng semiconductors ay ganap na mahalaga sa pagbuo ng modernong electronics. Kapaki-pakinabang ang mga ito dahil ang kanilang mga kakayahan sa pagpapadaloy ay madaling makontrol. Ang mga diode at transistor, na siyang sentro ng lahat ng uri ng modernong electronics, ay nangangailangan ng p- type at n-type na semiconductors para sa kanilang konstruksyon. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng p -type at n -type semiconductor ay iyan p -type semiconductors ay ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga impurities ng mga elemento ng Pangkat-III sa intrinsic semiconductors samantalang, sa n-uri ng semiconductors, ang mga impurities ay mga elemento ng Group-IV.

Ano ang isang Semiconductor

A semiconductor ay isang materyal na mayroong conductivity sa pagitan ng isang conductor at isang insulator. Nasa teorya ng banda ng solido, ang mga antas ng enerhiya ay kinakatawan sa mga tuntunin ng mga banda. Sa ilalim ng teoryang ito, para sa isang materyal na magsasagawa, ang mga electron mula sa valence band ay dapat na lumipat sa conduction band (tandaan na ang "paglipat pataas" dito ay hindi nangangahulugang isang electron na pisikal na umaakyat, ngunit isang electron na nakakakuha ng isang bilang ng enerhiya na nauugnay sa mga energies ng conduction band). Ayon sa teorya, ang mga metal (na kung saan ay conductor) ay may istrakturang banda kung saan ang valence band ay nagsasapawan sa conduction band. Bilang isang resulta, ang mga metal ay madaling magsagawa ng kuryente. Sa mga insulator, ang banda ng banda sa pagitan ng valence band at ng conduction band ay medyo malaki kaya't napakahirap para sa mga electron na makapasok sa conduction band. Sa kaibahan, ang mga semiconductor ay may maliit na agwat sa pagitan ng mga valence at conduction band. Sa pamamagitan ng pagtaas ng temperatura, halimbawa, posible na magbigay ng sapat na enerhiya sa mga electron na nagpapahintulot sa kanila na ilipat mula sa valence band hanggang sa conduction band. Pagkatapos, ang mga electron ay maaaring ilipat sa conduction band at ang semiconductor ay maaaring magsagawa ng kuryente.

Paano tinitingnan ang mga metal (conductor), semiconductors at insulator sa ilalim ng teorya ng banda ng mga solido.

Intrinsic semiconductors ay mga elemento na may apat na mga electron ng valence bawat atom, ibig sabihin, mga elemento na nagaganap sa "Group-IV" ng periodic table tulad ng silicon (Si) at germanium (Ge). Dahil ang bawat atomo ay mayroong apat na mga electron ng valence, ang bawat isa sa mga valence electron na ito ay maaaring bumuo ng isang covalent bond na may isa sa mga valence electron sa isang karatig atom. Sa ganitong paraan, ang lahat ng mga electron ng valence ay magiging kasangkot sa isang covalent bond. Mahigpit na pagsasalita, hindi ito ang kaso: depende sa temperatura, ang isang bilang ng mga electron ay magagawang "masira" ang kanilang mga covalent na bono at makilahok sa pagpapadaloy. Gayunpaman, posible na dagdagan ang kakayahan sa pagsasagawa ng isang semiconductor sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliit na dami ng isang karumihan sa semiconductor, sa isang proseso na tinatawag na pag-doping. Ang karumihan na idinagdag sa intrinsic semiconductor ay tinawag na dopant. Ang isang doped semiconductor ay tinukoy bilang isang extrinsic semiconductor.

Ano ang isang n -type Semiconductor

Ang isang n -type semiconductor ay ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng isang elemento ng Group-V tulad ng phosphorous (P) o arsenic (As) sa intrinsic semiconductor. Ang mga elemento ng Group-V ay mayroong limang mga electron ng valence bawat atom. Samakatuwid, kapag ang mga thesis atoms ay gumagawa ng mga bono sa mga atomo ng Group-IV, dahil sa istrakturang atomiko ng materyal na apat lamang sa limang mga electronong valence ang maaaring kasangkot sa mga covalent bond. Nangangahulugan ito na bawat bawat atom ng dopant ay mayroong labis na "libre" na elektron na maaaring makapunta sa conduction band at magsimulang magsagawa ng kuryente. Samakatuwid, ang mga atom ng dopant sa n-uri ng semiconductors ay tinawag mga nagbibigay dahil "nagbibigay" sila ng mga electron sa conduction band. Sa mga tuntunin ng teorya ng banda, naiisip natin ang mga libreng elektron mula sa mga donor na mayroong antas ng enerhiya na malapit sa mga enerhiya ng banda ng pagpapadaloy. Dahil maliit ang puwang ng enerhiya, madaling tumalon ang mga electron sa conduction band at magsimulang magsagawa ng isang kasalukuyang.

Ano ang isang p -type Semiconductor

Ang isang p-uri ng semiconductor ay ginawa sa pamamagitan ng pag-doping ng isang intrinsic semiconductor na may mga elemento ng Group-III tulad ng boron (B) o aluminyo (Al). Sa mga elementong ito, mayroon lamang tatlong mga valence electron bawat atom. Kapag ang mga atomo na ito ay idinagdag sa isang intrinsic semiconductor, ang bawat isa sa tatlong mga electron ay maaaring bumuo ng mga covalent bond na may valence electron mula sa tatlo sa mga nakapalibot na atomo ng intrinsic semiconductor. Gayunpaman, dahil sa mala-kristal na istraktura, ang atom ng dopant ay maaaring gumawa ng isa pang covalent bond kung mayroon itong isa pang electron. Sa madaling salita, mayroon na ngayong isang "bakante" para sa isang elektron, at madalas ang gayong "bakante" ay tinatawag na a butas. Ang atom ng dopant ay maaari na ngayong kumuha ng isang electron mula sa isa sa mga nakapaligid na atomo at gamitin iyon upang makabuo ng isang bono. Sa p -type semiconductors, ang mga atomo ng dopant ay tinatawag mga tumatanggap dahil kumukuha sila ng mga electron para sa kanilang sarili.

Ngayon, ang atom na may ninakaw na elektron mula rito ay naiwan ding may butas. Ang atom na ito ay maaari na ngayong magnakaw ng isang electron mula sa isa sa mga kapitbahay nito, na kung saan, ay maaaring magnakaw ng isang electron mula sa isa sa mga kapit-bahay nito… at iba pa. Sa ganitong paraan, maaari talaga nating maiisip na ang isang "butas na may positibong sisingilin" ay maaaring maglakbay sa pamamagitan ng valence band ng isang materyal, sa katulad na paraan na ang isang elektron ay maaaring maglakbay sa pamamagitan ng conduction band. Ang "paggalaw ng mga butas" sa conduction band ay maaaring matingnan bilang isang kasalukuyang. Tandaan na ang paggalaw ng mga butas sa valence band ay nasa tapat na direksyon sa paggalaw ng mga electron sa conduction band para sa isang naibigay na potensyal na pagkakaiba. Sa p- type semiconductors, ang mga butas ay sinasabing karamihan sa mga tagadala habang ang mga electron sa conduction band ay ang mga carrier ng minorya.

Sa mga tuntunin ng teorya ng banda, ang enerhiya ng mga tinatanggap na electron ("antas ng tumatanggap") ay mas mataas na mas mataas sa itaas ng enerhiya ng valence band. Ang mga electron mula sa valence band ay madaling maabot ang antas na ito, naiwan ang mga butas sa valence band. Ang diagram sa ibaba ay naglalarawan ng mga banda ng enerhiya sa intrinsic, n -type at p -type semiconductors.

Mga banda ng enerhiya sa intrinsic, n -type at p -type semiconductors.

Pagkakaiba sa pagitan ng p- uri at n-uri ng Semiconductor

Dopants

Sa p -type semiconductor, ang mga dopant ay mga elemento ng Pangkat-III.

Sa n -type semiconductor, ang mga dopant ay mga elemento ng Group-IV.

Dopant na Pag-uugali:

Sa p -type semiconductor, ang mga atom ng dopant ay mga tumatanggap: kumukuha sila ng mga electron at lumilikha ng mga butas sa valence band.

Sa n -type semiconductor, ang mga atom ng dopant ay kumikilos bilang mga nagbibigay: nagbibigay sila ng mga electron na maaaring madaling maabot ang conduction band.

Mga Karamihan sa Carriers

Sa p -type semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay mga butas na lumilipat sa valence band.

Sa n -type semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay mga electron na gumagalaw sa conduction band.

Kilusan ng Mga Karamihan sa Carriers

Sa p -type semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay lumilipat sa direksyon ng maginoo kasalukuyang (mula sa mas mataas hanggang sa mas mababang potensyal).

Sa n -type semiconductor, ang karamihan sa mga carrier ay gumalaw laban sa direksyon ng maginoo na kasalukuyang.

Kagandahang-loob ng Larawan:

"Paghahambing ng mga istruktura ng electronic band ng mga metal, semiconductor at insulator." ni Pieter Kuiper (self-made) [Public Domain], sa pamamagitan ng Wikimedia Commons