Elektronik: Doping Yarı iletkenler - mankenler

Diyotlar ve transistörler, silikon ve germanyum gibi yarı iletkenlerden yapılmıştır. Saf yarı iletkenler elektrik akımı yapmayacaklardır, ancak dopants olarak bilinen belirli türde yabancı madde ekleyerek bir yarıiletkenli bir dozu kullanırsanız, yarı iletkenlerin elektriksel özelliklerini değiştirirsiniz ve doğru bir voltaj uygulandığında davranın.

Silisyum gibi saf bir yarı iletken atomları üç boyutlu bir kristal yapıda kuvvetli kovalent bağlarla birarada tutulur. Her bir silikon atomu 8 valans (dış) elektronunu komşu atomlarla paylaşır. Saf bir yarı iletken malzemeye doping uygulayarak bağlarını bozdunuz ve yük taşıyıcılarını serbest bırakın ().

Dopanlar hiçbir doppe değildir; diğer atomlarla bağlanmaya çalışırken kristalin atomlarından biri olarak taklit etmeye çalışırlar, ancak işleri biraz karıştırmak için yeterince farklıdırlar. Örneğin, arsenik atomunun silisyum atomundan daha fazla dış elektronu vardır. Bir grup silisyum atomuna az miktarda arsenik eklediğinizde, her arsenik atomu silikon atomlarla bağlanır, ancak fazladan elektron kristalin etrafında sürüklenerek bırakılır. Doldurulmuş materyal elektriksel olarak nötr olsa da, artık bir avuç serbest elektron hedefsizce dolaşıyor - çok daha iletken hale geliyor. Silikona doping uygulayarak, elektriksel özelliklerini değiştirirsiniz: Dopantın eklendiği her yerde, silikon daha iletken hale gelir.

Yarı iletkenlerin sürülmesinin bir başka yolu, her bir atomun bir silikon atomdan daha az bir daha az valans elektronuna sahip olduğu bor gibi malzemeleri kullanmaktır. Bir silikon kristaline eklediğiniz her bor atomu için, bir dış elektronun olması gereken kristal yapısında delik olanını elde edersiniz. Yapısında bir delik bulunan yerde, atomları bir arada tutan bağ o kadar güçlüdür ki deliği doldurmak için başka bir atomdan bir elektron çalar ve başka bir yerde bir delik kalır ve başka bir elektron tarafından doldurulur vesaire.

Bu işlemi, kristalin etrafında hareket eden delik olarak düşünebilirsiniz. (Elektronlar hareket ediyor, ancak deliklerin hareket etmeye devam ettiği anlaşılıyor.) Her delik eksik bir elektronu temsil ettiğinden, deliklerin hareketi pozitif yüklerin akışıyla aynı etkiye sahiptir.

Bir yarıiletken içinde taşınmak için elektronları (negatif yükler) serbest bırakan safsızlıklara verici katkılar , ve katkılı yarı iletken N tipi yarıiletken olarak bilinir. Arsenik, tipik bir donör katkı maddesidir.

Yarı iletken içinden geçmek için boşlukları (pozitif yükler gibi) serbest bırakan safsızlıklara alıcı katkı maddeleri , ve katkılı yarı iletken P- tipi yarıiletken . Bor, tipik bir alıcı dopanttır.

N-tipi veya P-tipi bir yarıiletken üzerinde bir voltaj kaynağı uygularsanız, katkılı yarı iletken bir iletken gibi davranır ve akımın akmasına izin verir. Ancak, bir N-tipi ve P-tipi yarı iletken kombine ederseniz, akım yalnızca belirli bir voltaj koşullarında pn-kavşak boyunca yalnızca bir yönde akacaktır. Farklı P-tipi ve N-tipi kombinasyonları oluşturarak, farklı diyot ve transistör türleri oluşturursunuz.