Beth yw lled-ddargludyddion cynhenid ​​a lled-ddargludydd anghynhenid ​​- Band Ynni a Dopio?

Mae lled-ddargludyddion, fel mae'r enw'n awgrymu, yn fath o ddeunydd y mae'n dangos priodweddau dargludyddion ac ynysyddion. Mae deunydd lled-ddargludyddion yn gofyn am lefel benodol o foltedd neu wres i ryddhau ei gludwyr i'w dargludo. Dosberthir y lled-ddargludyddion hyn fel rhai 'cynhenid' ac 'anghynhenid' yn seiliedig ar nifer y cludwyr. Y cludwr cynhenid ​​yw'r ffurf buraf o lled-ddargludyddion a nifer cyfartal o electronau (cludwyr gwefr negyddol) a thyllau (cludwyr gwefr bositif). Y deunyddiau lled-ddargludyddion a ddefnyddir fwyaf dwys yw Silicon (Si), Germanium (Ge), a Gallium Arsenide (GaAs). Gadewch inni astudio nodweddion ac ymddygiad y mathau hyn o lled-ddargludyddion. Beth yw lled-ddargludydd cynhenid? Gellir diffinio'r lled-ddargludydd cynhenid ​​fel deunydd cemegol pur heb ychwanegu unrhyw ddopio neu amhuredd ato. Y lled-ddargludyddion cynhenid ​​neu bur mwyaf cyffredin sydd ar gael yw Silicon (Si) ac Germanium (Ge). Mae ymddygiad y lled-ddargludydd wrth gymhwyso foltedd penodol yn dibynnu ar ei strwythur atomig. Mae gan gragen fwyaf allanol Silicon ac Germanium bedwar electron yr un. Er mwyn sefydlogi ei gilydd mae atomau cyfagos yn ffurfio bondiau cofalent yn seiliedig ar rannu electronau falens. Dangosir y bondio hwn yn strwythur dellt grisial Silicon yn ffigur 1. Yma gellir gweld bod electronau falens dau bâr atom Si gyda'i gilydd i ffurfio Bond Cofalent. Ffigur 1. Bondio cofalent yr atom SiliconMae'r holl fondiau cofalent yn sefydlog ac nid oes cludwyr ar gael i'w dargludo. Yma mae'r lled-ddargludydd cynhenid ​​yn ymddwyn fel ynysydd neu heb ddargludydd. Nawr os yw'r tymheredd amgylchynol yn dod yn agos at dymheredd ystafell y bondiau cofalent, dechreuwch dorri. Felly mae'r electronau o'r gragen falens yn cael eu rhyddhau i gymryd rhan mewn dargludiad. Wrth i fwy o gludwyr gael eu rhyddhau i'w dargludo mae'r lled-ddargludydd yn dechrau ymddwyn fel deunydd dargludo. Mae'r diagram band ynni a roddir isod yn esbonio'r trosglwyddiad hwn o gludwyr o'r band falens i'r band dargludiad. Mae'r diagram band ynni Mae'r diagram band ynni a ddangosir yn ffigur 2 (a) yn darlunio dwy lefel, Band Dargludiad a Band Valence. Gelwir y gofod rhwng y ddau fand yn fwlch gwaharddedig Ffigur 2 (a). Diagram band ynni Ffigur Ffigur 2 (b). Electronau band dargludiad a Valence mewn lled-ddargludydd Pan fydd deunydd lled-ddargludyddion yn destun gwres neu foltedd cymhwysol ychydig o'r bondiau cofalent sy'n torri, sy'n cynhyrchu electronau rhydd fel y dangosir yn ffigur 2 (b). Mae'r electronau rhydd hyn yn cynhyrfu ac yn ennill egni i oresgyn y bwlch gwaharddedig a mynd i mewn i'r band dargludiad o'r band falens. Wrth i'r electron adael band falens, mae'n gadael twll yn y band falens. Mewn lled-ddargludydd cynhenid ​​bob amser bydd nifer cyfartal o electronau a thyllau yn cael eu creu ac felly mae'n arddangos niwtraliaeth drydanol. Mae'r electronau a'r tyllau yn gyfrifol am ddargludiad cerrynt yn y lled-ddargludydd cynhenid. Beth yw lled-ddargludydd anghynhenid? Diffinnir y lled-ddargludydd anghynhenid ​​fel y deunydd ag amhuredd ychwanegol neu lled-ddargludydd dop. Dopio yw'r broses o ychwanegu amhureddau yn fwriadol i gynyddu nifer y cludwyr. Gelwir yr elfennau amhuredd a ddefnyddir yn dopants. Gan fod nifer yr electronau a'r tyllau yn fwy mewn dargludydd anghynhenid ​​mae'n arddangos mwy o ddargludedd na lled-ddargludyddion cynhenid. Yn seiliedig ar y dopants a ddefnyddir, mae'r lled-ddargludyddion anghynhenid ​​yn cael eu dosbarthu ymhellach fel 'lled-ddargludyddion math N' a 'lled-ddargludyddion math P'. Semiconductors math N: Mae'r lled-ddargludyddion math N wedi'u dopio ag amhureddau pentavalent. Gelwir yr elfennau pentavalent fel bod ganddyn nhw 5 electron yn eu plisgyn falens. Yr enghreifftiau o amhuredd pentavalent yw Ffosfforws (P), Arsenig (As), Antimony (Sb). Fel y dangosir yn ffigur 3, mae'r atom dopant yn sefydlu bondiau cofalent trwy rannu pedwar o'i electronau falens â phedwar atom silicon cyfagos. Mae'r pumed electron yn parhau i fod wedi'i rwymo'n rhydd i gnewyllyn yr atom dopant. Mae angen llai o egni ionization i ryddhau'r pumed electron fel ei fod yn gadael band falens ac yn mynd i mewn i'r band dargludiad. Mae'r amhuredd pentavalent yn trosglwyddo un electron ychwanegol i'r strwythur dellt ac felly fe'i gelwir yn amhuredd Rhoddwr.Ffigur 3. Lled-ddargludyddion math N gyda lled-ddargludyddion math impurityP math rhoddwr: Mae lled-ddargludyddion math P yn cael eu dopio gyda'r lled-ddargludyddion trivalent. Mae gan yr amhureddau trivalent 3 electron yn eu plisgyn falens. Mae'r enghreifftiau o amhureddau trivalent yn cynnwys Boron (B), Gallium (G), Indium (Mewn), Alwminiwm (Al). Fel y dangosir yn ffigur 4, mae'r atom dopant yn sefydlu bondiau cofalent gyda dim ond tri atom silicon cyfagos a chynhyrchir twll neu swydd wag yn y bond â'r pedwerydd atom silicon. Mae'r twll yn gweithredu fel cludwr positif neu le i'r electron feddiannu. Felly mae'r amhuredd trivalent wedi rhoi swydd wag neu dwll positif a all dderbyn electronau yn rhwydd ac felly fe'i gelwir yn amhuredd Derbynnydd.  Ffigur 4. Lled-ddargludydd math P gyda'r amhuredd derbynnydd Derbynnydd Crynodiad mewn Lled-ddargludydd Cynhenid ​​Diffinnir crynodiad y cludwr cynhenid ​​fel nifer yr electronau fesul cyfaint uned yn y band dargludiad neu nifer y tyllau fesul cyfaint uned yn y band falens. Oherwydd y foltedd cymhwysol, mae'r electron yn gadael y band falens ac yn creu twll positif yn ei le. Mae'r electron hwn yn mynd i mewn i'r band dargludiad ymhellach ac yn cymryd rhan yn y dargludiad cerrynt. Mewn lled-ddargludydd cynhenid, mae'r electronau a gynhyrchir yn y band dargludiad yn hafal i nifer y tyllau yn y band falens. Felly mae crynodiad yr electron (n) yn hafal i grynodiad y twll (p) mewn lled-ddargludydd cynhenid. Gellir rhoi crynodiad cludwr cynhenid ​​fel: n_i = n = p Lle, n_i: crynodiad cludwr cynhenid ​​n: crynodiad electron-cludwr p: twll -cynnyrch crynhoadCludiant Semiconductor CynhenidMae'r lled-ddargludydd cynhenid ​​yn destun gwres neu foltedd cymhwysol mae'r electronau'n teithio o fand falens i fand dargludiad ac yn gadael twll positif neu swydd wag yn y band falens. Unwaith eto mae'r tyllau hyn yn cael eu llenwi gan electronau eraill wrth i fondiau mwy cofalent gael eu torri. Felly mae'r electronau a'r tyllau yn teithio i'r cyfeiriad arall ac mae'r lled-ddargludydd cynhenid ​​yn dechrau dargludo. Mae'r dargludedd yn cynyddu pan fydd nifer o fondiau cofalent yn cael eu torri a thrwy hynny mae mwy o electronau'n cael eu rhyddhau tyllau i'w dargludo. Mynegir dargludedd lled-ddargludydd cynhenid ​​yn nhermau symudedd a chrynodiad y cludwyr gwefr. Rhoddir y mynegiad ar gyfer dargludedd lled-ddargludydd cynhenid ​​fel: σ_i = n_i e (μ_e + μ_h) Lle σ_i: dargludedd cynhenid lled-ddargludydd n_i: crynodiad cludwr cynhenid ​​μ_e: symudedd electronau μ_h: symudedd tyllauPlease cyfeiriwch at y ddolen hon i wybod mwy am MCQs Theori Lled-ddargludyddion

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon