Elektronik: Doping-Halbleiter
Dioden und Transistoren aus Halbleitern wie Silizium und Germanium. Reine Halbleiter nicht elektrischen Strom leiten, aber wenn Sie dopen ein Halbleiter durch die Zugabe bestimmter Arten von Verunreinigungen, bekannt als Dotierungen, ändern Sie die elektrischen Eigenschaften des Halbleiter, und es leitet, wenn eine Spannung angelegt wird, in genau der richtige Weg.
Die Atome eines reinen Halbleiter, wie Silizium, werden in einem dreidimensionalen Kristallstruktur zusammen durch starke kovalente Bindungen statt. Jedes Siliciumatom teilt seine 8 Wertigkeit (äußere) Elektronen mit benachbarten Atomen. Durch ein reines Halbleitermaterial Doping, aufregen Sie ihre Anleihen und Ladungsträger frei nach oben.
Die Dotierungen sind keine dopes- sie versuchen, als eine der Kristalls Atome Maskerade, mit den anderen Atomen zu verbinden versucht, aber sie sind genug, nur verschiedene Dinge ein wenig zu schüren. Zum Beispiel hat ein Atom von Arsen noch eine äußere Elektronen als ein Atom von Silizium. Wenn Sie eine kleine Menge von Arsen zu einem Bündel von Siliciumatome hinzufügen, die jeweils Arsenatom Muskeln seinen Weg in, mit den Siliciumatomen binden, aber die zusätzlichen Elektron verlässt um durch den Kristall driften. Auch wenn das dotierte Material elektrisch neutral ist, enthält es nun eine Reihe von freien Elektronen ziellos - so dass es viel mehr leitend. Durch Dotieren des Silizium ist, wird seine elektrischen Eigenschaften zu ändern: Überall dort, wo der Dotierstoff hinzugefügt wird, wird das Silizium-leitfähiger.
Eine andere Möglichkeit, Halbleiter zu dotieren ist, Materialien zu verwenden, wie Bor, in denen jedes Atom hat man weniger Valenzelektrons, als dies ein Siliziumatom. Für jedes Boratom Sie auf einen Siliziumkristall hinzufügen, erhalten Sie, was als bekannt Loch in der Kristallstruktur, wo ein sollte äußeren Elektronen sein. Überall dort, wo es ein Loch in der Struktur ist, hält die Bindung der Atome zusammen so stark ist, wird es ein Elektron von einem anderen Atom stehlen das Loch zu füllen, ein Loch irgendwo anders, so dass die dann durch ein anderes Elektron gefüllt wird, und so weiter.
Sie können wie das Loch dieses Prozesses denken um innerhalb des Kristalls zu bewegen. (Na ja, die Elektronen bewegen, aber es sieht aus wie die Position des Lochs in Bewegung hält.) Da jedes Loch eine fehlende Elektron darstellt, hat die Bewegung der Löcher die gleiche Wirkung wie eine Strömung von positiven Ladungen.
Verunreinigungen, die Elektronen (negative Ladungen) frei durch einen Halbleiter zu bewegen sind aufgerufen, Spender Dotierungen, und die dotierte Halbleiter wird als bekannt N-Typ-Halbleiter. Arsen ist ein typischer Donator.
Verunreinigungen (wie Bor), die Löcher (wie positive Ladungen) frei durch einen Halbleiter zu bewegen aufgerufen Akzeptor-Dotierungen, und die dotierte Halbleiter ist als ein bekannter P-Typ-Halbleiter. Bor ist ein typisches Akzeptor-Dotierungsmittel.
Wenn Sie eine Spannungsquelle über entweder ein N-Typ oder P-Typ-Halbleiter anzuwenden, wirkt die dotierte Halbleiter wie ein Leiter und ermöglicht Strom fließen. Aber wenn Sie ein N-Typ und P-Typ-Halbleiter zu verbinden, wird Strom in fließen nur in eine Richtung durch den pn-Übergang - und nur unter bestimmten Spannungsbedingungen. Durch die Schaffung von verschiedenen Kombinationen von P-Typen und N-Typen, erstellen Sie verschiedene Arten von Dioden und Transistoren.