Dispositifs semi-conducteurs

dispositifs semi-conducteurs, tels que des diodes et des transistors, ont changé nos vies
depuis les années 1950. Dans la pratique, les deux semi-conducteurs les plus couramment utilisés sont
germanium et de silicium (ce dernier étant le plus abondant et le coût-efficacité).
Toutefois, un dispositif à semi-conducteurs n'est pas fait de tout simplement un type d'atome et
impuretés sont ajoutées à la base de germanium ou de silicium. Ces impuretés sont très
purifié atomes tétravalent (par exemple, de bore, l'aluminium, le gallium, l'indium) et
atomes pentavalent (par exemple, de phosphore, d'arsenic, l'antimoine) que l'on appelle les
matériaux de dopage. Les effets du dopage du matériau de base de semi-conducteurs sont «libres»
(Ou non adhérents) des électrons, dans le cas de dopage atome pentavalent, et des «trous» (ou
obligations vacant), dans le cas d'atomes tétravalent.
Un semi-conducteurs de type n est celui qui a un nombre excessif d'électrons.
Un bloc de silicium hautement purifié a quatre électrons disponibles pour une liaison covalente.
Arsenic, pour, par exemple, qui est un élément similaire, a cinq électrons disponibles
pour la liaison covalente. Par conséquent, quand une infime quantité d'arsenic est mélangé avec un
échantillon de silicium (un atome d'arsenic dans tous les un million ou deux atomes de silicium), la
se déplace atome d'arsenic dans un endroit normalement occupé par un atome de silicium et un
électrons est laissé dans la liaison covalente. Lorsque l'énergie externe (électrique, thermique,
ou de la lumière) est appliqué sur le matériau semi-conducteur, l'électron en excès est faite à
«Promener» à travers le matériau. Dans la pratique, il y aurait plusieurs de ces extra
électrons négatifs dérivant à travers le semi-conducteur. L'application d'une énergie potentielle
source (batterie) pour le matériau semi-conducteur causes de la borne négative de la
potentiel appliqué à repousser les électrons libres et la borne positive pour attirer
les électrons libres.
Si le matériau semi-conducteur purifié est dopé par un atome tétravalent, puis
l'inverse a lieu, en ce que maintenant il ya un déficit d'électrons (appelés «trous»).
Le matériau est appelé un semi-conducteur de type p. L'application d'une source d'énergie dans les résultats
un flux net de «trous» qui est dans la direction opposée au flux d'électrons produit
dans les semiconducteurs de type n.
Une diode semi-conducteur est constitué par «se joindre à un« type p et n-type
semi-conducteurs ainsi que la jonction ap-n (Figure 1.2).
Début, les deux semi-conducteurs sont totalement neutre. La concentration de positive
et les transporteurs négative est très différente des deux côtés de la jonction et un
diffusion de l'énergie thermique alimentés par des porteurs positifs dans le matériau de type n et
transporteurs négative dans le matériau de type p se produit. Le matériau de type n acquiert une
excès de charge positive près de la jonction et le matériau de type p acquiert une
excès de charge négative. Finalement diffuse charges s'accumulent et un champ électrique
est créé qui entraîne des charges des minorités et, éventuellement, l'équilibre est atteint.
Une région se développe à la jonction appelée la couche d'épuisement. Cette région est
essentiellement de silicium «non-dopés» ou simplement intrinsèque. Pour compléter le conducteur diode,
matériaux principaux sont placés aux extrémités de la jonction p-n.