Полупроводники p и n типа, p-n переход

Полупроводники n типа

Внесение в полупроводник примесей существенно влияет на поведение электронов и энергоуровни спектра кристалла. Валентные электроны примесных атомов создают энергетические уровни в запрещенной зоне спектра. К примеру, если в решетке германия один атом замещен пятивалентным атомом фтора, то энергия дополнительного электрона станет меньше, чем энергия, которая соответствует нижней границе зоны проводимости. Энергетические уровни подобных примесных электронов находятся ниже дна зоны проводимости. Эти уровни заполненные электронами называют донорными. Для перевода электронов с донорных уровней в зону проводимости необходима энергия меньше, чем у чистого полупроводника. После того как электроны переброшены в зону проводимости с донорных уровней, говорят, что в полупроводнике появилась проводимость n-типа. Полупроводники с донорной примесью называют электронными (донорными) или полупроводниками n-типа (negative — отрицательный). Электроны в полупроводниках n — типа служат как основные носители заряда, дырки — неосновными. Энергетическая диаграмма такого полупроводника изображена на рис.1.

Полупроводники p типа

В полупроводнике, который содержит акцепторную примесь, электроны довольно легко переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. В такой ситуации в валентной зоне появляются свободные дырки. Число дырок в данном случае существенно больше, чем свободных электронов, которые образовались при переходе из валентной зоны в зону проводимости. В данной ситуации дырки — основные носители заряда, электроны — неосновные. Проводимость полупроводника, который включает акцепторную примесь, носит дырочный характер, сам проводник при этом называется дырочным (акцепторным) или полупроводником p-типа (positive — положительный). Энергетическая диаграмма полупроводника p-типа приведена на рис.2.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

p-n переход

p-n переход создают в естественном полупроводнике легированием донорными и акцепторными примесями по разные стороны от границы раздела. При этом область, в которую вводились донорные примеси становится n-областью с электронной проводимостью, область в которую ввели акцепторные примеси — p-областью с преимущественной дырочной проводимостью.

Так как в n- области концентрация электронов больше (в сравнении с концентрацией дырок), а в p- области наоборот, то электроны диффундируют из n- области, в p- область, а дырки в обратном направлении. В результате в n- области возникает положительный заряд, а в p- области отрицательный Появляющаяся таким образом, разность потенциалов и электрическое поле пытаются замедлить диффузию положительных и отрицательных зарядов. При некотором напряжении возникает равновесие. Так как заряд электрона меньше нуля, то рост потенциала ведет к уменьшению потенциальной энергии электронов и росту потенциальной энергии дырок. Как следствие роста потенциала n- области потенциальная энергия электронов в этой области уменьшается, а в p- области увеличивается. С потенциальной энергией дырок дело обстоит наоборот.

Характер изменения электрического потенциала совпадает с характером изменения потенциальной энергии дырок.

Итак, возникает потенциальный барьер, который противостоит потоку диффузии электронов и дырок со стороны перехода с их большей концентрацией, то есть напору электронов со стороны n- области и напору дырок из p- области. Этот потенциальный барьер растет до величины, при которой появляющееся на переходе электрическое поле порождает такие токи из носителей заряда, которые полностью компенсируют диффузионные потоки. Так достигается стационарное состояние.

Электроны и дырки в зоне проводимости полупроводников имеют конечное время жизни. Дырки, которые попали из p- области в n- область диффундируют в ней в течение некоторого времени, а затем аннигилируются с электронами. Так же ведут себя электроны, которые попали из n- области в p- область. Следовательно, концентрация избыточных дырок в n- области и концентрация электронов в p- области уменьшается (по экспоненте) при удалении от границы перехода.

[Примечание] Обычно энергия Ферми p и n- областей полупроводников отличается примерно на 1эВ. Значит, разность потенциалов, которая появляется на переходе и выравнивает энергии Ферми по разные стороны перехода, имеет величину порядка 1В.

[/Примечание]

Электрический ток, через p-n переход

Допустим, что напряжение приложено так, что у n- области потенциал имеет знак минус, со стороны p- области — плюс. Потенциальный барьер в таком случае, для основных носителей тока уменьшатся. Следовательно, сила тока основных носителей растет. Сила тока неосновных носителей почти не изменяется, так как диффузионный ток определен концентрацией носителей заряда и не зависит от приложенной разности потенциалов.

Если внешнее напряжение приложено так, что у n- области потенциал больше нуля, а со стороны p- области меньше нуля, то для основных носителей тока потенциальные барьеры увеличиваются. Тогда ток основных носителей почти равен 0. Ток неосновных носителей не изменяется. Если ток в направлении от n- области к p-области не течет, то такое направление называют запорным. Обратное направление называют проходным.

Переход металл — полупроводник имеет способность пропускать ток в одном направлении и не пропускать в другом. Причем, полупроводник может быть любого типа. Это явление связано с тем, что любой полупроводник по отношению к металлу очень беден свободными электронами. В случае перехода металл — проводник, проходным направлением будет направление от полупроводника к металлу.

p-n переход действует как диод, так как имеет одностороннюю проводимость. Наиболее часто применяемыми материалами для создания p-n переходов служат германий и кремний. У германия концентрация основных носителей больше, чем у кремния, больше их подвижность. Из-за этого проводимость p-n переходов в германии в проходном направлении существенно больше, чем у кремния, но соответственно больше обратный ток. Кремний же можно использовать в широком спектре температур.

Пример 1

Задание: Вольт — амперная характеристика для p-n перехода в кремний изображена на рис. 3. p-n перехода для германия на рис. 4. Сравните их, объясните различия.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Решение:

Вольтамперная характеристика p-n перехода показывает, переход имеет одностороннюю проводимость, а именно проводит ток в направлении из области p в область n. (Положительные значения напряжение U соответствуют изменению потенциала на переходе от p области к n области).

Возможной причиной отличий вольтамперной характеристики кремния (рис.3) от вольт — амперной характеристики германия служит низкая концентрация неосновных носителей в кремнии. Получается при небольших приложенных напряжениях плотность тока (j) неосновных носителей очень мала и только при U=0,6B сила тока начинает расти по экспоненте (у германия это происходит при U=0 B).

Пример 2

Задание: Что такое туннельный эффект?

Решение:

При большой концентрации атомов примеси в полупроводниках происходит расширение примесных уровней. Уровни перекрывают границу между зонами. Как результат — уровень Ферми попадает внутрь либо проводящей, либо валентной зоны. При отсутствии внешнего напряжения энергии Ферми по разные стороны перехода одинаковы. При сильном легировании переход становится узким, концентрация неосновных носителей мала.

Если приложить внешнее напряжение в проходном направлении, то появляется небольшой диодный ток. Но, так как по разные стороны перехода, который делится потенциальным барьером энергии носителей равны, возникает так называемый туннельный эффект Носители проходят через потенциальный барьер без изменения энергии. Из-за этого через потенциальный барьер течет значительный ток. При увеличении напряжения энергия электронов в n-области растет, в p —области уменьшатся, при этом область перекрытия примесных уровней становится меньше. Как следствие, уменьшается сила тока. (Максимум тока достигается, когда зоны перекрывают друг друга наибольшим образом). В тот момент, когда примесные зоны сдвигаются относительно друг друга настолько, что каждой из них на другой стороне перехода противостоит запрещенная зона, туннелированние прекращается. При этом сила тока через переход уменьшается. При высоких напряжениях зоны проводимости n и p областей оказываются на одном уровне, возникает обычный диодный ток. Сила тока снова растет. В интервале от первого максимума тока до следующего за ним минимума туннельный диод проявляет эффект отрицательного сопротивления, когда увеличение напряжения ведет к уменьшению силы тока. Рис.5 Вольт — амперная характеристика туннельного диода.

Рисунок 5.

Примесные полупроводники p и n типов. Зонная модель. Зависимость энергии Ферми примесного полупроводника от концентрации примесей и температуры

Примесный полупроводник  — это полупроводник, электрические свойства которого определяются, в основном, примесями других химических элементов. Примеси — легирующие вещества. Различают два основных вида примесей, которые используются для преднамеренного легирования полупроводников и создающих преимущественно электронный или дырочный тип проводимости. Донорные примеси — примеси, введение которых создаёт электронный тип проводимости (n-тип). Акцепторные примеси — примеси, создающие дырочную проводимость (p-тип). Полупроводники n-типа (электронные) Электронная проводимость появляется в результате легирования полупроводника элементами, имеющими большую валентность, чем валентность атомов, из которых состоит полупроводник. Например, для Si и Ge, являющихся элементами IV группы таблицы Менделеева, в качестве донорных применяют элементы из V группы, как правило это P, As, Sb. Замещая узлы кристаллической решётки полупроводника, атомы донорной примеси отдают часть своих валентных электронов для создания связей с атомами основного вещества и участвуют в создании дополнительных энергетических уровней в запрещённой зоне полупроводника. При образовании связи с атомом кремния один из пяти валентных электронов атома примеси оказывается «лишним» и переходит на стационарную орбиту вокруг атома примеси. У этого электрона существует слабая электрическая связь с примесным атомом за счёт кулоновского взаимодействия. Энергия кулоновской связи в данном случае составляет 0,03…0,05 эВ, поэтому для перехода такого электрона в свободное состояние достаточно небольшой энергии, которую электрон может получить за счёт тепловых колебаний кристаллической решётки. В результате, атом донорной примеси становится положительно заряженным ионом. Полупроводники p-типа (дырочные) Дырочная проводимость появляется за счёт легирования полупроводника акцепторной примесью. Валентность акцепторных элементов должна быть меньше, чем валентность атомов, из которых состоит полупроводник. Например, для Si и Ge (IV) применяют элементы III группы, как правило это B, Al, Ga, In. Замещая узлы кристаллической решётки полупроводника, атомы акцепторной примеси захватывают электрон от соседнего атома кремния для создания ковалентных связей с атомами основного вещества, превращаясь при этом в отрицательно заряженные ионы и участвуя в создании дополнительных энергетических уровней в запрещённой зоне полупроводника. У дырки существует слабая электростатическая связь с атомом кремния. Энергия этой кулоновской связи составляет 0,01…0,07 эВ. Поэтому для захвата дыркой электрона из ковалентной связи соседнего атома достаточно небольшой энергии, которую электрон может получить за счёт тепловых колебаний кристаллической решётки. В результате обмена электронами между соседними атомами, дырка может перемещаться по кристаллу полупроводника, осуществляя при приложении внешнего электрического поля дырочную проводимость. Зонная модель предполагает, что в полупроводнике существует четыре энергетических диапазона: валентная зона, запрещённая зона и зона проводимости (записано в порядке возрастания энергии электрона). Данная модель представлена на рисунке: Энергетические зоны полупроводника Зависимость энергии Ферми примесного полупроводника от концентрации примесей и температуры Энергия Ферми есть граничная энергия перехода электрона в свободное состояние. В собственном полупроводнике уровень Ферми всегда располагается в середине запрещённой зоны. В примесных же проводниках он смещается в сторону валентной зоны, либо зоны проводимости, с ростом концентрации примесей (стремится к основной зоне). С ростом температуры уровень Ферми смещается в сторону середины запрещённой зоны. В полупроводниках n-типа, количество электронов в зоне проводимости больше, чем у собственных полупроводников, поэтому средняя энергия электронов в зоне проводимости повышается. Из-за этого, для перехода из валентной зоны в зону проводимости, электрону требуется больше энергии, поэтому уровень Ферми находится выше середины запрещённой зоны. В полупроводниках p-типа наблюдается обратная ситуация: чем больше концентрация акцепторов, тем меньше средняя плотность энергии электронов в зоне проводимости полупроводника, тем меньшая энергия требуется электрону, чтобы перейти в зону проводимости. Следовательно, уровень Ферми находится ниже середины запрещённой зоны. Чем выше концентрация примеси — тем выше степень смещения уровня Ферми.

Сравнение полупроводников N-типа и P-типа

Введение

Полупроводник обычно представляет собой кристаллический твердый материал, который может проводить электричество при определенных контролируемых и предпочтительных условиях. Со временем, с момента открытия, полупроводники стали важной неотъемлемой частью производства электроники, поскольку они идеально подходят для управления потоком электрического тока в электронных устройствах.

Что такое полупроводник?

Полупроводник — это вещество, обычно твердый химический элемент или соединение, обладающее определенными электрическими свойствами и проводящее электричество при определенных условиях. Это делает его идеальным для управления электрическим током в электронных устройствах и приборах. Любое вещество, которое может проводить электричество, называется проводником, а вещество, которое не может проводить электричество, называется изолятором. Полупроводники обладают свойствами, которые занимают промежуточное положение между проводником и изолятором.

Полупроводники могут быть чистыми элементами, такими как кремний или германий, или соединениями, такими как арсенид галлия или селенид кадмия. Во время процесса, называемого легированием, к чистым полупроводникам добавляют небольшие количества примесей, чтобы вызвать большие изменения проводимости материала. Итак, специфические свойства полупроводника определяются добавляемыми в него легирующими примесями или примесями.

Теоретически металлы и проводящие материалы имеют зонную структуру, в которой валентная зона перекрывается с зоной проводимости, в результате чего металлы могут легко проводить электричество. С другой стороны, изоляторы имеют довольно большую ширину запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости, поэтому электронам трудно попасть в зону проводимости.

Напротив, полупроводники обладают тонкой щелью между валентной зоной и зоной проводимости. При повышении температуры электроны могут получить достаточно энергии, чтобы перейти из валентной зоны в зону проводимости. В конце концов, электроны могут войти в зону проводимости, и полупроводник может проводить электричество.

В отличие от проводников носители заряда в полупроводниках возникают только за счет внешней тепловой энергии. Это заставляет определенное количество валентных электронов пересекать энергетическую щель и прыгать в зону проводимости, оставляя такое же количество незанятых энергетических карманов, которые называются дырками. Проводимость за счет электронов и дырок одинаково важна.

Обтекаемые свойства полупроводников перечислены ниже:

• Полупроводники подобны изоляторам при нуле Кельвина. Но при повышении температуры они работают как проводники.

• Благодаря своим уникальным электрическим свойствам полупроводники можно модифицировать путем легирования, чтобы сделать полупроводниковые устройства пригодными для преобразования энергии, переключателей и усилителей.

• Обеспечивают меньшие потери мощности.

• Они меньше по размеру и имеют меньший вес.

• Их удельное сопротивление больше, чем у проводников, но меньше, чем у изоляторов.

• Сопротивление полупроводникового материала уменьшается с повышением температуры и, наоборот, увеличивается с понижением температуры. [1]

Открытие и развитие полупроводников следует из первого наблюдения полупроводникового эффекта в 1833 г. , хотя термин «полупроводник» ранее использовался Алессандро Вольта в 1782 г.

Фарадей заметил, что электрическое сопротивление сульфида серебра уменьшается с температурой. Затем в 1874 году Карл Браун открыл и каталогизировал первый эффект полупроводникового диода. Браун заметил, что ток свободно течет только в одном направлении на контакте между металлическим острием и кристаллом галенита.

В 1901 году было открыто самое первое полупроводниковое устройство под названием «Кошачьи усы», изобретенное Джагадисом Чандрой Бозе. Кошачьи усы — полупроводниковый выпрямитель с точечным контактом, используемый для обнаружения радиоволн.

Транзистор (устройство, состоящее из полупроводникового материала) был изобретен в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Labs.

Сам по себе полупроводник не является изобретением, но существует множество изобретений, представляющих собой полупроводниковые устройства. Открытие полупроводниковых материалов позволило добиться невероятных и значительных успехов в электронной промышленности. Полупроводники были жизненно важны для миниатюризации компьютеров и компьютерных компонентов, а также для производства электронных компонентов, таких как диоды, транзисторы и многие другие устройства. [2]

Типы полупроводников

1. Собственный полупроводник

Собственный полупроводник состоит из полупроводникового материала в очень чистой форме.

Из-за этого он обладает очень низким уровнем проводимости, так как имеет очень мало носителей заряда, а именно дырок и электронов, которых он содержит в равных количествах. Следовательно, собственный полупроводник также можно определить как такой, в котором количество электронов проводимости равно количеству дырок.

Германий (Ge) и кремний (Si) являются наиболее распространенным типом собственных полупроводниковых материалов, имеющих четыре валентных электрона (четырехвалентных) и связанных с атомом ковалентной связью при температуре абсолютного нуля.

При повышении температуры высвобождается небольшое количество электронов, чтобы двигаться через решетку, тем самым создавая положительно заряженную дырку в ее исходном положении. Эти свободные электроны и дырки способствуют проводимости электричества в полупроводнике. Следовательно, полупроводниковый ток состоит из движения дырок и электронов в противоположных направлениях в валентной зоне и зоне проводимости соответственно.

2. Внешний полупроводник

Внешний полупроводник — это полупроводник, легированный определенной примесью, которая способна изменять его электрические свойства. Они создаются, когда измеренное и контролируемое количество химической примеси, называемой легирующей примесью, добавляется к собственным полупроводникам, увеличивая проводимость и делая их пригодными для электронных приложений, таких как диоды и транзисторы, или оптоэлектронных приложений, таких как излучатели света и детекторы. [3]

Внешние полупроводники можно дополнительно разделить на полупроводники N-типа и полупроводники P-типа.

Рекомендуем прочитать:  Кремниевые пластины: все, что вам нужно знать

Что такое полупроводники P-типа?

Полупроводник P-типа образуется, когда трехвалентная (имеющая три валентных электрона) примесь, такая как галлий и индий, добавляется к чистому полупроводнику в небольшом количестве, в результате чего в нем создается большое количество дырок. Эти производящие примеси p-типа известны как акцепторы, потому что каждый их атом создает одну дырку, которая может принять один связанный электрон. Дыра с положительным зарядом создается, когда три валентных электрона примеси связываются с тремя из четырех валентных электронов полупроводника и, имея один короткий электрон, ковалентная связь не может быть завершена, поэтому недостающий электрон известен как дырка.

Чрезвычайно малое количество примеси имеет большое количество атомов, следовательно, оно превращается в миллионы дырок — носителей положительного заряда — в полупроводнике. Следовательно, он называется полупроводником p-типа, где «p» означает положительный.

В этом полупроводнике основными носителями заряда являются дырки, тогда как неосновными носителями заряда являются электроны. Плотность дырки выше плотности электрона, а акцепторный уровень в основном лежит ближе к валентной зоне.

Что такое полупроводники N-типа?

Полупроводник N-типа описывается как тип внешнего полупроводника, легированного пятивалентным (имеющим пять валентных электронов) примесным элементом. Пятивалентные примеси или легирующие элементы добавляются в полупроводник N-типа, чтобы увеличить количество электронов для проводимости.

Примеры пятивалентных примесей включают фосфор, мышьяк и сурьму. Примесь добавляется в очень небольшом количестве в полупроводник N-типа, так что целостность кристалла основного собственного полупроводника не нарушается. Атом пятивалентной примеси образует ковалентные связи с четырьмя атомами кремния, оставляя один электрон не связанным ни с одним атомом кремния. Говорят, что каждый атом пятивалентной примеси отдает один электрон полупроводнику N-типа, поэтому он называется донорной примесью. Таким образом, в полупроводнике N-типа электронов больше, чем дырок.

Легирование полупроводников P-типа и N-типа

Из-за пятивалентной примеси в полупроводнике N-типа в структуре решетки находится некоторое количество слабо связанных электронов. При приложении определенного напряжения эти электроны получают энергию, чтобы вырваться на свободу и пересечь запрещенную щель, покидая валентную зону и входя в зону проводимости. Это приводит к тому, что в валентной зоне образуется очень небольшое количество дырок. Уровень Ферми (самый высокий энергетический уровень, который занимает электрон при температуре абсолютного нуля) находится вблизи зоны проводимости, поскольку все больше электронов входит в зону проводимости. [4]

Различия между полупроводниками P-типа и N-типа

При определении различий между полупроводниками p-типа и n-типа учитываются такие факторы, как легирующий элемент, влияние легирующего элемента, основные и неосновные носители в обоих типах рассмотрение. Кроме того, плотность электронов и дырок, уровень энергии и уровень Ферми, направление движения основных носителей и т. д. также учитываются при выяснении различий между полупроводниками p-типа и n-типа. Таким образом, в этом ключе различия очерчены следующим образом:

• Основным отличием полупроводников n-типа является то, что электроны имеют отрицательный заряд, отсюда и название n-типа. В то время как в p-типе эффект положительного заряда создается в отсутствие электрона, отсюда и название p-типа.

• В полупроводнике р-типа в качестве легирующего элемента добавляется элемент III группы периодической таблицы, а в n-типе легирующим элементом является элемент V группы.

•  В полупроводнике p-типа основными носителями являются дырки, а неосновными носителями являются электроны. Но в полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями, а дырки — неосновными.

• Плотность электронов намного больше, чем плотность дырок в полупроводнике n-типа, представленном как ne >> nh, тогда как в полупроводнике p-типа плотность дырок намного больше, чем плотность электронов: nh >> ne .

• В полупроводнике n-типа уровень энергии донора близок к зоне проводимости и удален от валентной зоны. В то время как в полупроводнике p-типа уровень энергии акцептора близок к валентной зоне и удален от зоны проводимости.

• Примесь, добавленная в полупроводник p-типа, создает дополнительные дырки, известные как атомы-акцепторы, тогда как в полупроводнике n-типа примесь обеспечивает дополнительные электроны, называемые атомами-донорами.

• Уровень Ферми полупроводника n-типа расположен между энергетическим уровнем донора и зоной проводимости, а уровень Ферми полупроводника p-типа находится между энергетическим уровнем акцептора и валентной зоной.

• В полупроводнике p-типа основные носители перемещаются от более высокого потенциала к более низкому, в отличие от n-типа, где основные носители перемещаются от более низкого потенциала к более высокому.

• Трехвалентные примеси, такие как алюминий, бор, галлий и индий, добавляются в полупроводник p-типа, тогда как в полупроводник n-типа добавляются пятивалентные примеси, такие как мышьяк, сурьма, фосфор и висмут. [5]

Сравнительная таблица

Для более упрощенного представления характеристик полупроводников p-типа и n-типа приведена следующая таблица.

                

Фактор сравнения	P-тип Semiconductor	N-тип Semiconductor
. Group
. Group
. Group
.	Элемент группы V добавлен в качестве легирующего элемента.
Эффект легирующего элемента	Добавленная примесь создает вакансию электронов (дырок), известную как атомы-акцепторы.	Добавленная примесь обеспечивает дополнительные электроны и называется донорным атомом.
Плотность электронов и дырок	Плотность дырок намного выше плотности электронов: nh >> ne.	Плотность электронов намного выше плотности дырок: ne >> nh.
Тип добавляемой примеси	Добавляются трехвалентные примеси, такие как Al, Ga, In и т.д.	Добавляются пятивалентные примеси, такие как P, As, Sb, Bi и т.д.
Уровень Ферми	Между энергетическим уровнем акцептора и валентной зоной и ближе к валентной зоне проводимости чем валентная зона.
Энергетический уровень	Энергетический уровень акцептора близок к валентной зоне и удален от зоны проводимости.	Уровень энергии донора близок к зоне проводимости и удален от валентной зоны.
Движение основных носителей	Основные носители перемещаются от более высокого к более низкому потенциалу.	Основные носители перемещаются от более низкого потенциала к более высокому
Основные носители0005
Меньшинства -носители	Электроны — носители меньшинств	Холочки — это носители

9000. который является основным элементом электронных устройств и приборов. Существование полупроводников n-типа и p-типа является свидетельством этой гибкости, предлагая производителям электроники и потребителям широкий спектр полезности.

Ссылки

1.Техническая цель. Что такое полупроводник и для чего он используется? 2022 [Цитировано 11 июля 2022 г. ]. Доступно по адресу: https://www.google.com/amp/s/www.techtarget.com/whatis/definition/semiconductor%3famp=1

2. Электронные заметки. Что такое полупроводник? 2022. [Цитировано 11 июля 2022 года]. Разница между внутренним и внешним полупроводником. 2022. [Цитировано 12 июля 2022 г.] Доступно по адресу: https://electronicsdesk.com/difference-between-intrinsic-and-extrinsic-semiconductor.html

4. Эмбайб. Внешний полупроводник: типы, энергетические диапазоны и приложения. 2022. [Цитировано 12 июля 2022 г.] Доступно по адресу: https://www.embibe.com/exams/extrinsic-semiconductor/

5. Linquip Technews. Различия между полупроводниками P-типа и N-типа. 2021. [Цитировано 12 июля 2022 г.] Доступно по адресу: https://www.linquip.com/blog/differences-between-p-type-and-n-type-semiconductor/?amp=1

и полупроводники P-типа?

Быстрый поиск работы

Свяжитесь с нами

Независимо от того, хотите ли вы сотрудничать с нами в своей последней кампании по набору персонала, ищете ли вы новую должность на рынке или хотите присоединиться к нашей команде, свяжитесь с нами, и один из наших сотрудников свяжется с вами.

Телефон: +44 1273 320 860

Электронная почта: [email protected]

• Встречайте команду
• .
• ФР
• DE

11.12.2021 от MRL

Полупроводники обычно изготавливаются из кремния, потому что этот материал легко получить и он имеет оптимальную электронную структуру (на его внешней орбитали четыре электрона). Кремний может образовывать красивые и функциональные кристаллические структуры, которые при слиянии с четырьмя электронами могут образовывать ковалентные связи с соседними атомами, создавая решетку.

Проблема в том, что эта кристаллическая структура является почти изолятором, поэтому через нее может проходить лишь незначительное количество электричества. Поскольку кристаллы кремния являются естественными и используются почти в каждом электронном устройстве, они должны быть подвергнуты процессу легирования, чтобы увеличить количество электричества, проходящего через них.

 

Что мы подразумеваем под допингом?

Легирование относится к химической реакции, которая вводит примеси в кристалл кремния. Эти примеси позволяют атомам кристалла образовывать ионные связи, делая некогда внутренний кристалл внешним. Этот процесс вводит два типа примесей; N-типа и P-типа. «Тип», которым он становится, зависит от материалов, используемых для создания химической реакции.

 

В чем разница между полупроводниками N-типа и P-типа?

Разница между полупроводниками N-типа и P-типа заключается в основном материале, используемом для создания химической реакции во время легирования. В зависимости от используемого материала внешняя орбиталь будет иметь пять или три электрона, которые образуют один отрицательно заряженный (N-тип) и один положительно заряженный (P-тип).

 

Что такое полупроводники N-типа?

Фосфор или мышьяк — это материалы, добавляемые для создания полупроводника N-типа. У них пять электронов на внешней орбитали; кристалл имеет четыре. Это означает, что одному электрону не с чем связываться, поэтому он свободно перемещается, увеличивая поток электрического тока через кремний.

 

Что такое полупроводники P-типа?

Полупроводники P-типа содержат в качестве катализатора галлий или бор, оба из которых имеют только три электрона на своих внешних орбиталях. Добавление этих материалов приводит к образованию «дырок» в валентной зоне атомов кремния, что делает электроны подвижными. Положительно заряженные электроны движутся в противоположном направлении от дырок.

 

Один хороший; два лучше

Хотя оба приводят к лучшей электропроводности, на самом деле их недостаточно, чтобы быть настолько эффективными, как они должны быть, пока вы не соедините их вместе и не создадите диод. В своей самой простой форме у N-типа слишком много электронов, а P-типа требуется на один больше. Вместе они дают то, что нужно другому, и обеспечивают лучшую электропроводность.

В общем, компьютерный чип состоит из миллиардов таких диодов.

 

Вы заинтересованы в карьере в области полупроводников?

Если эта статья показалась вам интересной, скорее всего, карьера в области полупроводников вам идеально подойдет. Мы обслуживаем полупроводниковую промышленность с помощью наших нишевых услуг по подбору персонала уже более двадцати лет, охватывая все уголки рынка. Так почему бы не связаться с нами и узнать, как мы можем помочь вам найти работу вашей мечты?

MRL GROUP

MARKETS

Semiconductors

Software and Infrastructure

Lighting and Optics

Capital Equipment

Automotive

Renewable and Energy Storage

Life Sciences

SERVICES

Home

Our Services

Поиск работы

Работа на нас

Подход и ценности

Последние новости

Свяжитесь с нами

Великобритания

• Телефон: +44 1273 320 860
• Электронная почта: Brighton@mrlcg.