วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ รวมอิเล็กตรอนสี่ตัวในเปลือกวาเลนซ์ (เปลือกนอก) เช่น Ge (เจอร์เมเนียม) และ Si (ซิลิคอน) โดยใช้อิเล็กตรอนเหล่านี้กับ สารกึ่งตัวนำ อะตอมสามารถสร้างพันธะได้ด้วยอะตอมที่อยู่ติดกัน ในทำนองเดียวกันวัสดุบางชนิดมีอิเล็กตรอนห้าตัวในเปลือกหุ้มของพวกมันเรียกว่าวัสดุเพนทาวาเลนต์เช่นสารหนูหรือฟอสฟอรัส ดังนั้นวัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ในการทำเซมิคอนดักเตอร์ประเภท n สิ่งสกปรกสี่อิเล็กตรอนสามารถสร้างพันธะโดยใช้อะตอมของซิลิกอนที่อยู่ติดกัน ดังนั้นสิ่งนี้จึงทำให้อิเล็กตรอนอิสระหนึ่งตัวและวัสดุที่ได้จะไม่มี ของอิเล็กตรอนอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนเป็นตัวพาประจุไฟฟ้าวัสดุจึงเรียกว่าสารกึ่งตัวนำชนิด n บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของสารกึ่งตัวนำชนิด n
N-type Semiconductor คืออะไร?
คำจำกัดความ: มีการใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N อิเล็กทรอนิกส์ และสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเพิ่มสิ่งเจือปนให้กับเซมิคอนดักเตอร์เช่น Si และ Ge เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ประเภท n สิ่งเจือปนของผู้บริจาคที่ใช้ในเซมิคอนดักเตอร์ ได้แก่ สารหนูฟอสฟอรัสบิสมัทพลวง ฯลฯ ตามชื่อผู้บริจาคจะให้อิเล็กตรอนอิสระแก่เซมิคอนดักเตอร์ การทำเช่นนี้จะทำให้เกิดตัวพาประจุไฟฟ้ามากขึ้นสำหรับการนำภายในวัสดุ
ประเภท n ตัวอย่างเซมิคอนดักเตอร์ คือ Sb, P, Bi และ As วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยอิเล็กตรอน 5 ตัวในเปลือกนอก อิเล็กตรอนทั้งสี่จะสร้างพันธะโควาเลนต์โดยใช้อะตอมที่อยู่ติดกันและอิเล็กตรอนตัวที่ 5 จะสามารถเข้าถึงได้เหมือนพาหะในปัจจุบัน ดังนั้นอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์จึงเรียกว่าอะตอมของผู้บริจาค
ในเซมิคอนดักเตอร์นี้การไหลของกระแสจะอยู่ที่นั่นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของรูและอิเล็กตรอน ดังนั้นผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนใหญ่ในเซมิคอนดักเตอร์นี้คืออิเล็กตรอนและผู้ให้บริการประจุส่วนน้อยเป็นรู
สารกึ่งตัวนำสารกึ่งตัวนำชนิด N
สารกึ่งตัวนำชนิด n ถูกเจือด้วยอะตอมของผู้บริจาคเนื่องจากตัวพาที่มีประจุส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ เนื่องจากซิลิคอนเป็นองค์ประกอบเตตราวาเลนต์ดังนั้นโครงสร้างของคริสตัลปกติจึงมีพันธะโควาเลนต์ 4 พันธะจากอิเล็กตรอนภายนอก 4 ตัว สารเจือปนที่ใช้บ่อยที่สุดใน Si คือองค์ประกอบของกลุ่ม III และกลุ่ม V
สารกึ่งตัวนำ N-Type Doping
องค์ประกอบ pentavalent ในที่นี้คือองค์ประกอบกลุ่ม V ประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัวและอนุญาตให้ทำงานเป็นผู้บริจาคได้ จำนวนองค์ประกอบเหล่านี้เช่นพลวงฟอสฟอรัสหรือสารหนูจะบริจาคอิเล็กตรอนอิสระเพื่อให้ค่าการนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำภายในเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่นเมื่อคริสตัล Si ถูกเจือด้วยองค์ประกอบกลุ่ม III เช่นโบรอนมันจะสร้างเซมิคอนดักเตอร์ประเภท p แต่คริสตัล Si ถูกเจือด้วยองค์ประกอบกลุ่ม Vnt เช่นฟอสฟอรัสแล้วมันจะสร้างสารกึ่งตัวนำชนิด n
การครอบงำของอิเล็กตรอนในการนำกระแสสามารถทำได้โดยสิ้นเชิงผ่านเลขที่ ของอิเล็กตรอนของผู้บริจาค ดังนั้นจำนวนทั้งหมด ของอิเล็กตรอนในการนำกระแสสามารถเทียบเท่ากับเลขที่ ของไซต์ผู้บริจาค (n≈ND) สามารถรักษาความเป็นกลางของประจุไฟฟ้าของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ได้เมื่อไซต์ของผู้บริจาคที่ได้รับพลังงานทำให้สมดุลของการนำอิเล็กตรอน เมื่อไม่มี. การนำอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจากนั้นจำนวนรูจะลดลง
ความไม่สมดุลของความเข้มข้นของพาหะในแถบที่เกี่ยวข้องสามารถแสดงผ่านจำนวนรูและอิเล็กตรอน ในประเภท n อิเล็กตรอนเป็นผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนใหญ่ในขณะที่หลุมเป็นตัวพาประจุส่วนน้อย
แผนภาพพลังงานของสารกึ่งตัวนำชนิด N
วงพลังงาน แผนภาพของเซมิคอนดักเตอร์นี้แสดงไว้ด้านล่าง อิเล็กตรอนอิสระมีอยู่ในแถบการนำเนื่องจากการเพิ่มวัสดุเพนทาวาเลนต์ ในพันธะโควาเลนต์ของคริสตัลอิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่พอดี แต่สามารถมีอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อยภายในแถบการนำไฟฟ้าเพื่อสร้างคู่อิเล็กตรอน - รู ประเด็นสำคัญในเซมิคอนดักเตอร์คือการเพิ่มวัสดุเพนทาวาเลนต์อาจทำให้จำนวนอิเล็กตรอนอิสระ
แผนภาพพลังงาน
ที่อุณหภูมิห้องพลังงานความร้อนจะส่งผ่านไปยังเซมิคอนดักเตอร์จากนั้นจะสร้างคู่อิเล็กตรอน - รู ดังนั้นจึงสามารถมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนเล็กน้อยได้ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะออกจากรูภายในวงเวเลนซ์ นี่คือ 'n' เป็นวัสดุเชิงลบเมื่อไม่มี ของอิเล็กตรอนอิสระที่ให้มาจากวัสดุเพนทาวาเลนต์มีขนาดใหญ่กว่าเลขที่ จำนวนหลุม
การนำผ่านสารกึ่งตัวนำชนิด N
การนำสารกึ่งตัวนำนี้อาจเกิดจากอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนออกจากรูที่ว่างจะถูกดึงดูดโดยอิเล็กตรอนอื่น ดังนั้นหลุมจึงถือเป็น + ประจุไฟฟ้า ดังนั้นเซมิคอนดักเตอร์นี้จึงมีพาหะ 2 ชนิดเช่น + รูที่มีประจุไฟฟ้าและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ อิเล็กตรอนเรียกว่าพาหะส่วนใหญ่ในขณะที่รูเรียกว่าพาหะของชนกลุ่มน้อยเนื่องจากอิเล็กตรอนมีจำนวนมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโฮล
เมื่อพันธะโควาเลนต์ชนกันและอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ออกจากหลุมแล้วอิเล็กตรอนอื่น ๆ จะหลุดออกจากพันธะและดึงดูดเข้าหาหลุมนี้ ดังนั้นหลุมและอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ในทิศทางย้อนกลับ อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าหาขั้ว + ve ของแบตเตอรี่ในขณะที่รูจะถูกดึงดูดไปที่ขั้ว -ve ของแบตเตอรี่
คำถามที่พบบ่อย
1). สารกึ่งตัวนำชนิด n คืออะไร?
วัสดุที่ได้รับการออกแบบโดยการเพิ่มสิ่งสกปรกลงในเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิกอนมิฉะนั้นเจอร์เมเนียมเรียกว่าสารกึ่งตัวนำชนิด n
2). ผู้ให้บริการส่วนใหญ่และผู้ถือหุ้นส่วนน้อยในเซมิคอนดักเตอร์นี้คืออะไร?
ผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนและโฮลเป็นพาหะของประจุส่วนน้อย
3). สารกึ่งตัวนำภายนอกคืออะไร?
เป็นประเภท p และชนิด n
4). เซมิคอนดักเตอร์และตัวอย่างคืออะไร?
วัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำและฉนวนเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่าง ได้แก่ ซีลีเนียมซิลิคอนและเจอร์เมเนียม
5). เซมิคอนดักเตอร์มีหน้าที่อะไร?
ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เช่นทรานซิสเตอร์ไดโอดและไอซี
ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของสารกึ่งตัวนำชนิด n . สิ่งเหล่านี้ใช้ในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทต่างๆเช่น ทรานซิสเตอร์ ไดโอดและ ICs (วงจรรวม) เนื่องจากความน่าเชื่อถือความกะทัดรัดต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน นี่คือคำถามสำหรับคุณสารกึ่งตัวนำชนิด p คืออะไร?
