Unterschied zwischen intrinsischem und extrinsischem Halbleiter

Intrinsischer und extrinsischer Halbleiter

Es ist bemerkenswert, dass die moderne Elektronik auf einer Art von Material, Halbleitern, basiert. Halbleiter sind Materialien mit einer Zwischenleitfähigkeit zwischen Leitern und Isolatoren. Halbleitermaterialien wurden bereits vor der Erfindung der Halbleiterdiode und des Transistors in den 1940er Jahren in der Elektronik verwendet, doch danach fand die Halbleiter eine große Anwendung auf dem Gebiet der Elektronik. 1958 erhöhte die Erfindung des integrierten Schaltkreises von Jack Kilby von Texas Instrumenten die Verwendung von Halbleitern im Bereich der Elektronik auf ein beispielloses Niveau.

Natürlich haben Halbleiter ihre Leitfähigkeitseigenschaft aufgrund freier Ladungsträger. Ein solcher Halbleiter, ein Material, das natürlich Halbleitereigenschaften zeigt, ist als intrinsischer Halbleiter bekannt. Für die Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Komponenten wurden die Halbleiter verbessert, um eine höhere Leitfähigkeit durch Zugabe von Materialien oder Elementen zu erzielen, die die Anzahl der Ladungsträger im Halbleitermaterial erhöhen. Ein solcher Halbleiter ist als extrinsischer Halbleiter bekannt.

Mehr über intrinsische Halbleiter

Die Leitfähigkeit jedes Materials ist auf die Elektronen zurückzuführen. Bei intrinsischen Halbleitern ist die Anzahl der freigesetzten Elektronen relativ niedriger als in den Metallen, jedoch größer als bei den Isolatoren. Dies ermöglicht eine sehr begrenzte Leitfähigkeit des Stroms durch das Material. Wenn die Temperatur des Materials erhöht wird, gelangen mehr Elektronen in das Leitungsband, und daher nimmt auch die Leitfähigkeit des Halbleiters zu. Es gibt zwei Arten von Ladungsträgern in einem Halbleiter, die Elektronen, die in das Valenzband freigesetzt werden. Die Anzahl der Löcher und Elektronen in einem intrinsischen Halbleiter ist gleich. Sowohl Löcher als auch Elektronen tragen zum Stromfluss bei. Wenn eine Potentialdifferenz angewendet wird, bewegen sich die Elektronen in Richtung des höheren Potentials und die Löcher in Richtung des niedrigeren Potentials.

Es gibt viele Materialien, die als Halbleiter fungieren, und einige sind Elemente und einige sind Verbindungen. Silizium und Germanium sind Elemente mit halbleitenden Eigenschaften, während Galliumarsenid eine Verbindung ist. Im Allgemeinen Elemente in Gruppe IV und Verbindungen aus den Elementen der Gruppen III und V wie Galliumarsenid, Aluminiumphosphid und Galliumnitrid zeigen intrinsische Halbleitereigenschaften.

Mehr über extrinsische Halbleiter

Durch Hinzufügen verschiedener Elemente können die Halbleitereigenschaften so verfeinert werden, dass sie mehr Strom durchführen. Der Additionsprozess wird als Doping bezeichnet, während das zugegebene Material als Verunreinigungen bezeichnet wird. Verunreinigungen erhöhen die Anzahl der Ladungsträger im Material und ermöglichen eine bessere Leitfähigkeit. Basierend auf dem gelieferten Träger werden die Verunreinigungen als Akzeptoren und Spender eingestuft. Spender sind Materialien mit ungebundenen Elektronen im Gitter, und Akzeptoren sind Materialien, die Löcher im Gitter hinterlassen. Für die Halbleiter der Gruppe IV fungieren Elemente Bor, Aluminium als Akzeptoren, während die Elemente der Gruppe V Phosphor und Arsen als Spender fungieren. Für die Gruppe II-V-Verbindungen, Selen, Selen, Tellur als Spender, während Beryllium, Zink und Cadmium als Akzeptoren fungieren.

Wenn eine Reihe von Akzeptoratomen als Verunreinigung hinzugefügt werden, erhöht sich die Anzahl der Löcher und das Material hat überschüssige positive Ladungsträger als zuvor. Daher wird der Halbleiter mit Akzeptorverunreinigung als positiver Halbleiter vom Typ oder P-Typ bezeichnet. Auf die gleiche Weise wird ein Halbleiter mit Spenderverunreinheit, das das Material über Elektronen überlasst, als negativer Typ oder N-Typ-Halbleiter bezeichnet.

Halbleiter werden verwendet, um verschiedene Arten von Dioden, Transistoren und verwandten Komponenten herzustellen. Laser, Photovoltaikzellen (Solarzellen) und Fotometektoren verwenden auch Halbleiter.

Was ist der Unterschied zwischen intrinsischen und extrinsischen Halbleitern?

• Nicht dotierte Halbleiter sind als intrinsische Halbleiter bekannt, während ein mit Verunreinigungen dotierter Halbleitermaterial als extrinsischer Halbleiter bezeichnet wird.

• Die Anzahl der positiven Ladungsträger (Löcher) und die negativen Ladungsträger sind in intrinsischen Halbleitern gleich, während die Anzahl der Ladungsträger ändert. Daher in extrinsischen Halbleitern ungleich.

• Intrinsische Halbleiter haben eine relativ geringere Leitfähigkeit als die extrinsischen Halbleiter.