Diferență între tipul p și semiconductorul de tip n

Diferența principală - p-tip vs.. n-tip Semiconductor

p-și n-tip de semiconductori sunt absolut cruciale pentru construirea de electronice moderne. Ele sunt foarte utile deoarece abilitățile lor de conducere pot fi ușor controlate. Sunt necesare diode și tranzistoare, care sunt centrale pentru tot felul de electronice moderne p-și n-semiconductori pentru construcția lor. principala diferență între p-și n-tip de semiconductor este asta p-sunt fabricate prin adăugarea impurităților din elementele grupului III la semiconductori intrinseci, întrucât, în n-tip de semiconductori, impuritățile sunt elemente de grup IV.

Ce este un semiconductor?

A semiconductor este un material care are o conductivitate între cea a unui conductor și a unui izolator. În teoria benzilor solide, nivelurile de energie sunt reprezentate în termeni de benzi. Sub această teorie, pentru un material de conduită, electronii din banda de valență ar trebui să poată să se deplaseze până la banda de conducere (rețineți că "mișcarea sus" aici nu înseamnă un electron fizic dar mai degrabă un electron câștigând o cantitate de energie asociată cu energiile banda de conducere). Conform teoriei, metalele (care sunt conductori) au o structură de bandă în care banda de valență se suprapune cu banda de conducție. Ca rezultat, metalele pot conduce ușor electricitatea. În izolatoare, band gap între banda de valență și banda de conducție este destul de mare, astfel încât este extrem de dificil pentru electroni să intre în banda de conducție. Dimpotrivă, semiconductorii au un mic decalaj între benzile de valență și conductă. Prin creșterea temperaturii, de exemplu, este posibil să se dea electronilor suficientă energie care să le permită să treacă de la banda de valență până la banda de conducere. Apoi, electronii se pot deplasa în banda de conducție, iar semiconductorul poate conduce electricitate.

Cum sunt văzute metalele (conductorii), semiconductorii și izolatorii sub teoria benzii solide.

Semiconductori intrinseci sunt elemente cu patru electroni de valență pe atom, adică elementele care apar în "Grupa-IV" a tabelului periodic, cum ar fi siliciul (Si) și germaniul (Ge). Deoarece fiecare atom are patru electroni de valență, fiecare dintre acești electroni de valență poate forma o legătură covalentă cu unul dintre electronii de valență într-un atom vecin. În acest fel, toți electronii de valență ar fi implicați într-o legătură covalentă. Strict vorbind, acest lucru nu este cazul: în funcție de temperatură, un număr de electroni sunt capabili să "rupă" legăturile lor covalente și să ia parte la conducție. Cu toate acestea, este posibil să se mărească foarte mult capacitatea de conducere a unui semiconductor prin adăugarea de cantități mici de impurități la semiconductor, într-un proces numit doping. Impuritatea adăugată la semiconductorul intrinsec este numită dopant. Un semiconductor dopat este numit un semiconductor dopat semiconductorul extrinsecă.

Ce este un n-tip Semiconductor

Un n-de tip semiconductor se face prin adăugarea unei cantități mici de element de grup-V, cum ar fi fosfor (P) sau arsenic (As), la semiconductorul intrinsec. Elementele grupului V au cinci atomi de valență pe atom. Prin urmare, atunci când atomii aceștia fac legături cu atomii de grup IV, datorită structurii atomice a materialului, numai patru din cei cinci electroni de valență pot fi implicați în legături covalente. Aceasta înseamnă că pentru fiecare atom dopant există un electron suplimentar "liber" care poate intra apoi în banda de conducție și începe să conducă electricitatea. Prin urmare, atomii dopanti în n-de tip semiconductori donatori deoarece "dau" electroni formatiei de conducere. În ceea ce privește teoria benzilor, ne putem imagina electronii liberi de la donatori având un nivel de energie aproape de energia benzii de conducere. Deoarece diferența energetică este mică, electronii pot sări cu ușurință în banda de conducție și încep să conducă un curent.

Ce este a p-tip Semiconductor

A p-de tip semiconductor este realizată prin doparea unui semiconductor intrinsec cu elemente de grup III cum ar fi bor (B) sau aluminiu (Al). În aceste elemente, există doar trei electroni de valență pe atom. Când acești atomi sunt adăugați la un semiconductor intrinsec, fiecare dintre cei trei electroni poate forma legături covalente cu electroni de valență de la trei dintre atomii din jur ai semiconductorului intrinsec. Totuși, datorită structurii cristaline, atomul dopant poate face o altă legătură covalentă dacă ar avea un electron suplimentar. Cu alte cuvinte, există acum un "post vacant" pentru un electron, și adesea o astfel de "vacanță" este numită a gaură. Atomul dopant poate lua acum un electron din unul din atomii din jur și îl folosește pentru a forma o legătură. În p-tip de semiconductori, atomii dopanti sunt chemați acceptori deoarece ei iau electroni pentru ei înșiși. 

Acum, atomul care a avut un electron furat de la el este lăsat și cu o gaură. Acest atom poate fura acum un electron de la unul dintre vecinii săi, care, la rândul său, poate fura un electron de la unul dintre ei este vecini ... și așa mai departe. În acest fel, ne putem imagina de fapt că o "gaură încărcată pozitiv" poate călători prin banda de valență a unui material, în același mod în care un electron poate călători prin banda de conducere. "Mișcarea găurilor" din banda de conducere poate fi privită ca un curent. Rețineți că mișcarea găurilor din banda de valență se află în direcția opusă mișcării electronilor din banda de conducție pentru o anumită diferență de potențial. În p-tip de semiconductori, se spune că găurile sunt majoritate purtătorii în timp ce electronii din banda de conducere sunt transportatorii minoritari.

Din punct de vedere al teoriei benzii, energia electronilor acceptați ("nivelul acceptorului") se află puțin peste energia benzii de valență. Electronii din banda de valență pot ajunge cu ușurință la acest nivel, lăsând găuri în spatele benzii de valență. Diagrama de mai jos ilustrează benzile energetice din intrinsecă, n-și p-tip semiconductori.

Benzile de energie în intrinsecă, n-și p-tip semiconductori.

Diferență între p-și n-tip Semiconductor

dopanți

În p-tip semiconductor, dopanții sunt elemente de grup III.

În n-tip semiconductor, dopanții sunt elemente de grup IV.

Comportamentul dopant:

În p-tip semiconductor, atomii dopanti sunt acceptori: ei iau electroni și creează găuri în banda de valență.

În n-tip semiconductor, atomii dopanti acționează ca donatori: donă electroni care pot ajunge cu ușurință în banda de conducere.

Transportatorii majoritari

În p-tip semiconductor, transportatorii majoritari sunt găuri care se deplasează în banda de valență.

În n-tip semiconductor, purtătorii majoritari sunt electroni care se mișcă în banda de conducere.

Mișcarea transportatorilor majoritari

În p-tip semiconductor, transportatorii majoritari se deplasează în direcția curentului convențional (de la potențial mai mare la mai mic).

În n-tip semiconductor, majoritatea transportatorilor se deplasează în direcția curentului convențional.

Datorită fotografiei:

"Compararea structurilor de bandă electronice ale metalelor, semiconductorilor și izolatoarelor" de către Pieter Kuiper (auto-fabricat) [Public Domain], prin intermediul Wikimedia Commons