Video: Sub Materi Semikonduktor 2024
Diod dan transistor diperbuat daripada semikonduktor seperti silikon dan germanium. Semikonduktor tulen tidak akan menjalankan arus elektrik, tetapi jika anda menanggung semikonduktor dengan menambahkan jenis kekotoran tertentu, yang dikenali sebagai dopants , anda mengubah ciri-ciri elektrik semikonduktor, dan ia akan kelakuan apabila voltan dikenakan kepadanya dengan cara yang betul.
Atom semikonduktor tulen, seperti silikon, dipegang bersama oleh ikatan kovalen yang kuat dalam struktur kristal tiga dimensi. Setiap atom silikon berkongsi elektron 8 valensi (luar) dengan atom tetangga. Dengan membendung bahan semikonduktor tulen, anda mengganggu bon dan pembawa caj percuma .
Dopam tidak ada lembaran; mereka cuba untuk menyamar sebagai salah satu atom kristal, cuba untuk mengikat dengan atom-atom lain, tetapi mereka hanya cukup berbeza untuk menggerakkan perkara sedikit. Sebagai contoh, atom arsenik mempunyai satu elektron luaran daripada atom silikon. Apabila anda menambah sejumlah kecil arsenik kepada sekumpulan atom silikon, setiap atom arsenik ototnya masuk ke dalam, diikat dengan atom silikon, tetapi meninggalkan elektron tambahan yang hanyut di sekitar kristal. Walaupun bahan doped bersifat neutral elektrik, ia sekarang mengandungi sekumpulan elektron bebas yang mengembara tanpa tujuan - menjadikannya lebih konduktif. Dengan menghidupkan silikon, anda mengubah sifat elektriknya: Di mana pun dopan ditambahkan, silikon menjadi lebih konduktif.
Cara lain untuk mengubati semikonduktor adalah menggunakan bahan seperti boron, di mana setiap atom mempunyai satu elektron valensi kurang daripada atom silikon. Bagi setiap atom boron yang anda tambahkan kepada kristal silikon, anda akan mendapat apa yang dikenali sebagai lubang dalam struktur kristal di mana elektron luar perlu. Di mana terdapat lubang dalam struktur, ikatan yang memegang atom-atom itu bersama-sama begitu kuat, ia akan mencuri elektron dari atom lain untuk mengisi lubang, meninggalkan lubang di tempat lain, yang kemudian diisi oleh elektron lain, dan sebagainya.
Anda boleh memikirkan proses ini sebagai lubang bergerak di dalam kristal. (Nah, elektron bergerak, tetapi kelihatannya kedudukan lubang terus bergerak.) Kerana setiap lubang mewakili elektron yang hilang, pergerakan lubang mempunyai kesan yang sama seperti aliran caj positif.
Kekotoran yang membebaskan elektron (caj negatif) untuk bergerak melalui semikonduktor dipanggil dopar penderma , dan semikonduktor yang doped dikenali sebagai semikonduktor N-jenis . Arsenik adalah dopan penderma biasa.
Kekotoran (seperti boron) yang membebaskan lubang (seperti caj positif) untuk bergerak melalui semikonduktor dipanggil doped dopan , dan semikonduktor doped dikenali sebagai jenis semikonduktor . Boron adalah dopan penerimaan biasa.
Jika anda menggunakan sumber voltan merentasi sama ada N-jenis atau semikonduktor P-jenis, semikonduktor doped bertindak seperti konduktor dan membolehkan arus mengalir. Tetapi jika anda menggabungkan semikonduktor N-jenis dan P-jenis, arus akan mengalir dalam satu arah sahaja melalui persimpangan pn - dan hanya di bawah keadaan voltan tertentu. Dengan membuat kombinasi yang berbeza dari jenis P-jenis dan N-jenis, anda membuat pelbagai jenis dioda dan transistor.
