Elektros srovė puslaidininkiuose

Šioje temoje aptariama puslaidininkių sandara, savitasis ir priemaišinis laidumas. Nagrinėjama, kaip priemaišos keičia puslaidininkių elektrines savybes, sukurdamos elektroninį (n tipo) arba skylinį (p tipo) laidumą. Taip pat nagrinėjamas esminis skirtumas tarp laidininkų ir puslaidininkių.

Elektros srovė puslaidininkiuose
Puslaidininkiai, tokie kaip silicis (Si), germanis (Ge) ir galio arsenidas (GaAs), yra medžiagos, kurių elektrinis laidumas yra tarpinis tarp laidininkų ir izoliatorių. Jų unikali savybė – savitosios elektrinės varžos mažėjimas kylant temperatūrai, priešingai nei laidininkuose. Šis reiškinys atsiranda dėl puslaidininkių kristalinės struktūros ir kovalentinių ryšių tarp atomų. Valentiniai elektronai puslaidininkiuose yra stipriau susiję su branduoliu nei laidininkuose, bet silpniau nei izoliatoriuose. Norint išlaisvinti elektroną puslaidininkyje, reikia mažiau energijos (1-2 eV) nei izoliatoriuje (apie 10 eV).
Priemaišinis laidumas
Priemaišinis laidumas atsiranda, kai į grynąjį puslaidininkį įterpiama priemaišų atomų. Priemaišos gali būti donorinės arba akceptorinės. Donorinės priemaišos (pvz., arsenas (As) silicyje (Si)) turi daugiau valentinių elektronų nei puslaidininkio atomai. Šie papildomi elektronai lengvai tampa laisvaisiais ir padidina elektroninį laidumą. Tokie puslaidininkiai vadinami n tipo (elektroniniais) puslaidininkiais. Akceptorinės priemaišos (pvz., indis (In) silicyje (Si)) turi mažiau valentinių elektronų. Jos sukuria skyles, kurios padidina skylinį laidumą. Tokie puslaidininkiai vadinami p tipo (skyliniais) puslaidininkiais.
Puslaidininkių laidumo rūšys
Puslaidininkių elektrinis laidumas gali būti skirstomas į dvi pagrindines kategorijas: savitąjį ir priemaišinį. Savitasis laidumas būdingas gryniems puslaidininkiams ir atsiranda dėl termiškai generuojamų elektronų-skylių porų. Priemaišinis laidumas sukuriamas įterpiant priemaišų, kurios gali būti donorinės (suteikiančios elektronus) arba akceptorinės (suteikiančios skyles). Donorinės priemaišos sukuria n tipo (elektroninius) puslaidininkius, o akceptorinės – p tipo (skylinius) puslaidininkius.
Savasis laidumas
Grynųjų puslaidininkių (be priemaišų) laidumas vadinamas savituoju. Jis atsiranda dėl termiškai generuojamų elektronų ir skylių porų. Kai valentinis elektronas gauna pakankamai energijos, jis nutraukia kovalentinį ryšį ir tampa laisvuoju elektronu, palikdamas skylę. Šis procesas vadinamas elektronų ir skylių generacija. Laisvieji elektronai juda neigiamo krūvio kryptimi, o skylės – teigiamo, sudarydami elektros srovę. Idealiame puslaidininkio kristale laisvųjų elektronų ir skylių koncentracijos yra vienodos.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com