Video: EduwebTV: FIZIK Tingkatan 5 - Reputan Radioaktif 2024
Semikonduktor digunakan secara meluas dalam litar elektronik. Seperti namanya, semikonduktor adalah bahan yang menjalankan arus, tetapi hanya sebahagiannya. Konduktiviti semikonduktor adalah antara penebat yang tidak mempunyai kekonduksian, dan konduktor, yang mempunyai kekonduksian yang hampir penuh. Kebanyakan semikonduktor adalah kristal yang diperbuat daripada bahan-bahan tertentu, yang paling biasa silikon.
Untuk memahami bagaimana kerja semikonduktor, anda mesti terlebih dahulu memahami sedikit tentang bagaimana elektron diorganisasikan dalam atom. Elektron dalam atom diatur dalam lapisan. Lapisan ini dipanggil kerang. Shell terluar dipanggil shell valence .
Elektron dalam shell ini adalah yang membentuk ikatan dengan atom jiran. Bon tersebut dipanggil ikatan kovalen . Kebanyakan konduktor mempunyai satu elektron dalam shell valence. Semikonduktor, sebaliknya, biasanya mempunyai empat elektron dalam shell valence mereka.
Jika semua atom jiran mempunyai jenis yang sama, adalah mungkin bagi semua elektron valens untuk mengikat dengan elektron valensi daripada atom lain. Apabila itu berlaku, atom menyusun diri mereka ke dalam struktur yang dipanggil kristal . Semikonduktor dibuat daripada kristal seperti itu, biasanya kristal silikon.
Di sini, setiap bulatan mewakili atom silikon, dan garis antara atom mewakili elektron bersama. Setiap daripada empat elektron valens dalam setiap atom silikon dikongsi dengan satu atom silikon jiran. Oleh itu, setiap atom silikon terikat dengan empat atom silikon lain.
Kristal silikon tulen tidak semua yang berguna secara elektronik. Tetapi jika anda memperkenalkan sejumlah kecil elemen lain ke dalam kristal, kristal mula menjalankan dengan cara yang menarik.
Proses sengaja memperkenalkan elemen lain ke dalam kristal dipanggil doping . Unsur yang diperkenalkan oleh doping disebut dopant . Dengan berhati-hati mengawal proses doping dan dopan yang digunakan, kristal silikon boleh berubah menjadi salah satu daripada dua jenis konduktor yang berbeza:
-
Semikonduktor N-jenis: Dibuat apabila dopan adalah elemen yang mempunyai lima elektron lapisan valensi. Fosforus biasanya digunakan untuk tujuan ini.
Atom fosfor bergabung dengan struktur kristal silikon, masing-masing bersambung dengan empat atom silikon bersebelahan seperti atom silikon. Kerana atom fosfor mempunyai lima elektron dalam cangkang valensinya, tetapi hanya empat daripadanya yang terikat kepada atom-atom yang bersebelahan, elektron valensi kelima dibiarkan tergantung dengan apa-apa untuk ikatan.
Elektron valensi tambahan dalam atom-atom fosfor mula bertindak seperti elektron valensi tunggal dalam konduktor biasa seperti tembaga. Mereka bebas bergerak. Kerana jenis semikonduktor ini mempunyai elektron tambahan, ia dipanggil semikonduktor N-jenis.
-
Semikonduktor P-jenis: Berlaku apabila dopan (seperti boron) hanya mempunyai tiga elektron dalam shell valensi. Apabila sejumlah kecil dimasukkan ke dalam kristal, atom dapat mengikat dengan empat atom silikon, tetapi kerana ia hanya mempunyai tiga elektron, sebuah lubang dibuat. Lubang itu berkelakuan seperti muatan positif, jadi semikonduktor yang dikenakan doped dengan cara ini dipanggil semikonduktor P-jenis.
Seperti caj positif, lubang menarik elektron. Tetapi apabila elektron bergerak ke dalam lubang, elektron meninggalkan lubang baru di lokasi terdahulu. Oleh itu, dalam semikonduktor P-jenis, lubang sentiasa bergerak di dalam kristal sebagai elektron sentiasa cuba untuk mengisi mereka.
Apabila voltan digunakan untuk sama ada jenis N atau semikonduktor P-jenis, aliran semasa, atas sebab yang sama ia mengalir dalam konduktor biasa: Sisi negatif voltan menolak elektron, dan sisi positif menariknya. Hasilnya adalah bahawa pergerakan elektron rawak dan lubang yang sentiasa ada dalam semikonduktor menjadi satu arah, mewujudkan arus elektrik yang boleh diukur.
