Sự khác biệt giữa chất bán dẫn bên trong và bên ngoài

Bán dẫn bên trong và bên ngoài

Điều đáng chú ý là các thiết bị điện tử hiện đại dựa trên một loại vật liệu, chất bán dẫn. Chất bán dẫn là vật liệu có độ dẫn trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Vật liệu bán dẫn đã được sử dụng trong điện tử ngay cả trước khi phát minh ra diode bán dẫn và bóng bán dẫn vào năm 1940, nhưng sau đó chất bán dẫn đã tìm thấy ứng dụng rộng lớn trong lĩnh vực điện tử. Năm 1958, phát minh ra mạch tích hợp của Jack Kilby ở Texas đã nâng việc sử dụng chất bán dẫn trong lĩnh vực điện tử lên một mức độ chưa từng thấy.

Các chất bán dẫn tự nhiên có tính dẫn điện của chúng do các hạt mang điện miễn phí. Một chất bán dẫn như vậy, một vật liệu, thể hiện một cách tự nhiên các tính chất bán dẫn, được gọi là một chất bán dẫn nội tại. Để phát triển các linh kiện điện tử tiên tiến, chất bán dẫn đã được cải tiến để thực hiện với độ dẫn cao hơn bằng cách thêm vật liệu hoặc phần tử, làm tăng số lượng hạt mang điện trong vật liệu bán dẫn. Một chất bán dẫn như vậy được gọi là một chất bán dẫn bên ngoài.

Thông tin thêm về chất bán dẫn nội tại

Độ dẫn điện của bất kỳ vật liệu nào là do các electron được giải phóng vào dải dẫn bởi sự khuấy động nhiệt. Trong trường hợp chất bán dẫn nội tại, số lượng electron được giải phóng tương đối thấp hơn trong kim loại, nhưng lớn hơn trong chất cách điện. Điều này cho phép độ dẫn rất hạn chế của dòng điện thông qua vật liệu. Khi nhiệt độ của vật liệu tăng lên, nhiều electron hơn sẽ đi vào dải dẫn, và do đó độ dẫn của chất bán dẫn cũng tăng. Có hai loại chất mang điện tích trong một chất bán dẫn, các electron được giải phóng vào dải hóa trị và các quỹ đạo trống, thường được gọi là các lỗ trống. Số lượng lỗ trống và electron trong chất bán dẫn nội tại là bằng nhau. Cả lỗ trống và điện tử đều góp phần vào dòng chảy hiện tại. Khi một sự khác biệt tiềm năng được áp dụng, các electron sẽ di chuyển về phía tiềm năng cao hơn và các lỗ trống di chuyển về phía tiềm năng thấp hơn.

Có nhiều vật liệu đóng vai trò là chất bán dẫn, và một số là nguyên tố và một số là hợp chất. Silicon và Germanium là các nguyên tố có tính chất bán dẫn, trong khi Gallium Arsenide là một hợp chất. Nói chung các nguyên tố trong nhóm IV và các hợp chất từ ​​các nguyên tố của nhóm III và V, chẳng hạn như Gallium Arsenide, Aluminium Phosphide và Gallium Nitride cho thấy các đặc tính bán dẫn nội tại.

Thông tin thêm về chất bán dẫn bên ngoài

Bằng cách thêm các yếu tố khác nhau, các thuộc tính bán dẫn có thể được tinh chỉnh để dẫn dòng điện nhiều hơn. Quá trình thêm được gọi là doping trong khi, vật liệu được thêm vào được gọi là tạp chất. Các tạp chất làm tăng số lượng chất mang điện tích trong vật liệu, cho phép độ dẫn điện tốt hơn. Dựa trên chất mang được cung cấp, tạp chất được phân loại là chất nhận và chất cho. Các nhà tài trợ là các vật liệu có các electron không liên kết trong mạng và các chất nhận là các vật liệu để lại các lỗ trên mạng. Đối với chất bán dẫn nhóm IV, các nguyên tố nhóm III Boron, Nhôm đóng vai trò là chất nhận, trong khi các nguyên tố nhóm V Phốt pho và asen đóng vai trò là nhà tài trợ. Đối với chất bán dẫn hợp chất nhóm II-V, Selenium, Tellurium đóng vai trò là nhà tài trợ, trong khi Beryllium, Kẽm và Cadmium đóng vai trò là người chấp nhận.

Nếu một số nguyên tử chấp nhận được thêm vào như tạp chất, số lượng lỗ tăng lên và vật liệu vượt quá các hạt mang điện tích dương so với trước đây. Do đó, chất bán dẫn pha tạp tạp chất chấp nhận được gọi là Chất bán dẫn loại dương hoặc loại P. Theo cách tương tự, một chất bán dẫn pha tạp tạp chất của nhà tài trợ, khiến vật liệu vượt quá số điện tử, được gọi là chất bán dẫn loại âm hoặc loại N.

Chất bán dẫn được sử dụng để sản xuất các loại điốt, bóng bán dẫn và các thành phần liên quan khác nhau. Laser, pin quang điện (pin mặt trời) và máy dò ảnh cũng sử dụng chất bán dẫn.

Sự khác biệt giữa chất bán dẫn bên trong và bên ngoài?

• Chất bán dẫn không pha tạp được gọi là chất bán dẫn nội tại, trong khi vật liệu bán dẫn pha tạp tạp chất được gọi là chất bán dẫn bên ngoài.

• Số lượng hạt mang điện tích dương (lỗ trống) và hạt mang điện tích âm bằng nhau trong chất bán dẫn nội tại, trong khi bằng cách thêm tạp chất, số lượng hạt mang điện thay đổi; do đó không đồng đều trong chất bán dẫn bên ngoài.

• Chất bán dẫn bên trong có độ dẫn tương đối thấp hơn chất bán dẫn bên ngoài.