POLPREVODNIŠKI AKTIVNI ELEMENTI

 

Periodni sistem elementov :

 

Polprevodnik

Polprevodnika sta Silicij (Si) in Germanij (Ge). Uporablja se tudi: Galijev-Arzenit (GaAs) ,

Indijev-Fosfat ( InP), GaN, GaP, InSb, CdO, CdS ter ZnSe.

Čisti polprevodnik je pri zelo nizki temperaturi izolator, pri višji temperaturi pa se obnaša kot slabi prevodnik.

Najpogosteje uporabljamo Silicij, ki je štiri valentni element ( na zadnji obli krožijo štirje elektroni).

Pri dovolj velikih energijah lahko valenčni elektron zapusti atom in postane prosti elektron. Izpraznjeno mesto v atomu pravimo - vrzel. Število vrzeli v polprevodniku je enako številu prostih elektronov.

 

Polprevodnik s primesmi

Polprevodniku lahko spremenimo lastnosti, če mu dodamo majhno količino drugega elementa. S tem smo dobili nov tip polprevodnika.

N - tip polprevodnika

Čistemu siliciju dodamo petvalentne atome ( fosfor (P), Arzen (As), antimon (Sb)). Primesi zasedejo mesto štirivalentnega silicija. Peti valentni elektron primesi nima povezave in je že pri sobni temperaturi prosti elektron. Atom primesi postane pozitivni ion. S tem smo dobili dodatne elektrone in povečali prevodnost polprevodnika. Ker so nosilci elektrine elektroni z negativnim nabojem se tak polprevodnik imenuje N-tip.

Primesi, ki nam dodajajo elektrone imenujemo donatorji.

P - tip polprevodnika

Čistemu polprevodniku dodamo trivalentne atome ( bor (B), aluminij (Al), galij (Ga), indij (In). Pri valenčni povezavi bo nastala luknja oziroma vrzel, ker bo manjkal elektron. Na to mesto bo vzkočil prosti elektron iz okolice, zaradi tega nastane drugje vrzel. Atom postane zaradi dodatnega elektrona negativni ion. Polprevodniku se spremeni prevodnost zaradi dodanih vrzeli in ga imenujemo P - tip.

Primesi, ki nam odvzemajo elektrone in ustvarjajo vrzeli imenujemo akceptorji.

 

PN - spoj

Skupaj spojimo dva polprevodnika, prvi je p-tip, drugi pa n-tip. Ko sta daleč narazen, je v n-tipu enakomerna koncentracija prostih elektronov, v p-tipu pa vrzeli. V trenutku spojitve pa različna koncentracija elektronov in vrzeli v obeh tipih povzroči difuzijski tok.

Iz n v p-tip stečejo elektroni (ker jih je tam manj) ter vrzeli iz p v n-tip polprevodnika. Ker se zaradi tega poruši električna nevtralnost, se v prehodnem področju med n in p-tipom ustvari električno polje in v katerem ni električnih nosilcev. Temu področju pravimo zaporna plast ali osiromašeno področje.