Intrinsik Silicon dan ekstrinsik Silicon

 

Silicon intrinsik

Sebuah semi konduktor bahan murni yang memiliki pengotor lakukan atom pent dan tidak ada cacat kisi dikenal sebagai silikon intrinsik. Konduktivitas listrik dari jenis silikon adalah sepenuhnya tergantung pada operator termal yang dihasilkan.

Silikon adalah semikonduktor elemen yang sangat penting. Silicon adalah bahan kelompok IV. Di orbit luarnya memiliki empat elektron valensi yang dimiliki oleh ikatan kovalen dengan elektron kelambu empat atom silikon terdekat. Elektron kelambu ini tidak tersedia untuk listrik. Jadi, di OK semi konduktor intrinsik berperilaku seperti isolator. Ketika suhu naik beberapa elektron kelambu memutuskan ikatan kovalen energi panas. Lowongan ini di band disebabkan oleh elektron bebas menciptakan sebuah lubang. Elektron mendapatkan energi yang cukup untuk melompat ke pita konduksi dari kelambu band dan meninggalkan lubang di band kelambu. Energi ini sama dengan 1,2 ev di suhu kamar (di 300K) yang sama dengan energi celah pita.

Dalam silikon kristal intrinsik, tidak ada lubang sama dengan tidak ada itu. elektron bebas. Elektron baru pasang dihasilkan dengan mendapatkan energi panas tetapi pada saat yang sama ada juga yang hilang karena rekombinasi.

Dalam kondisi keseimbangan, konsentrasi elektron dan p konsentrasi lubang yang sama dan mereka sama dengan konsentrasi pembawa intrinsik silikon nikel yaitu, n = p = n _i. Struktur atom ditampilkan di bawah.

Silicon ekstrinsik

Sebuah murni semikonduktor bahan yang memiliki pengotor dalam kristal dikenal sebagai silikon ekstrinsik. Intrinsik semikonduktor dapat berubah ke ekstrinsik semikonduktor bila diolah dengan jumlah yang terkontrol dopan. Hal ini didoping dengan (elemen kelompok V) atom donor menjadi tipe-n semikonduktor. Dan itu didoping dengan atom akseptor (kelompok elemen III) menjadi semikonduktor tipe-p.

Biarkan sejumlah kecil kelompok V elemen ditambahkan ke intrinsik semikonduktor kristal. Contoh elemen V kelompok yang p, sebagai sb, dll Mereka memiliki 5 elektron kelambu. Ketika mereka menggantikan atom Si, 4 elektron kelambu dibuat obligasi co-kelambu dengan atom tetangga meninggalkan beberapa elektron bebas. Energi yang diperlukan untuk silikon tujuan ini adalah sekitar 0,05 ev. Semacam ini pengotor disebut sebagai donor. Silikon dikenal sebagai n-jenis semikonduktor sebagai elektron bermuatan negatif partikel.

Tingkat energi Fermi bergerak lebih dekat ke pita konduksi di tipe-n semikonduktor. Berikut ada itu. elektron bebas meningkat lebih konsentrasi intrinsik elektron dan tidak ada. lubang menurun lebih konsentrasi lubang intrinsik. Elektron pembawa muatan mayoritas.

Jika sejumlah kecil kelompok elemen III ditambahkan ke intrinsik semikonduktor kristal, maka mereka menggantikan atom silikon, kelompok III elemen seperti AI, B, IN memiliki tiga elektron kelambu. Ketiga elektron membuat kovalen band dengan atom tetangga menciptakan sebuah lubang. Jenis-jenis atom pengotor yang dikenal sebagai akseptor. The semikonduktor di dikenal sebagai tipe-p semikonduktor sebagai lubang diasumsikan bermuatan positif.

Tingkat energi Fermi penggerak bawah, dekat ke ikatan kelambu di tipe-p semikonduktor. Berikut jumlah lubang meningkat dan jumlah elektron menurun lebih konsentrasi pembawa intrinsik silikon. Dalam tipe-p semikonduktor lubang adalah pembawa muatan mayoritas.

Intrinsik Pembawa Konsentrasi Silicon

Ketika sebuah elektron melompat dari kelambu band untuk pita konduksi karena eksitasi termal, operator bebas dibuat di kedua band-elektron pada pita konduksi dan lubang di kelambu Band. Konsentrasi ini operator yang dikenal sebagai konsentrasi pembawa intrinsik. Praktis dalam murni atau intrinsik silikon kristal. Tidak ada. lubang p. Mereka sama dengan intrinsik ni konsentrasi pembawa.
Oleh karena itu, n = p = n _i

Tidak ada. ini operator tergantung pada energi band gap. Untuk silikon celah pita energi 1,2 ev pada 298 ° K konsentrasi pembawa intrinsik dalam meningkat silikon dengan meningkatnya suhu.

Operator intrinsik konsentrasi dalam silikon diberikan oleh,

n _i = 9,38 X 10 ¹⁹ (T / 300) ² exp (- 6884 / T)
Berikut T = suhu
Konsentrasi pembawa intrinsik di 300K adalah 1,01 X 10 cm ^{-3 10.} Tetapi nilai yang diterima sebelumnya adalah 1,5 X 10 cm ^{-3 10}