Unterschied zwischen intrinsischem und extrinsischem Halbleiter

Intrinsic vs Extrinsic Semiconductor

Es ist bemerkenswert, dass die moderne Elektronik auf einem Materialtyp basiert, den Halbleitern. Halbleiter sind Materialien, die zwischen Leitern und Isolatoren eine mittlere Leitfähigkeit aufweisen. Halbleitermaterialien wurden in der Elektronik bereits vor der Erfindung der Halbleiterdiode und des Transistors in den 1940er Jahren verwendet, danach fanden Halbleiter jedoch große Anwendung auf dem Gebiet der Elektronik. Im Jahr 1958 erhöhte die Erfindung der integrierten Schaltung durch Jack Kilby von Texas Instruments die Verwendung von Halbleitern auf dem Gebiet der Elektronik auf ein beispielloses Niveau.

Natürlich haben Halbleiter ihre Eigenschaft der Leitfähigkeit aufgrund freier Ladungsträger. Ein solcher Halbleiter, ein Material, das natürlicherweise Halbleitereigenschaften zeigt, ist als intrinsischer Halbleiter bekannt. Für die Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Komponenten wurden Halbleiter verbessert, um eine höhere Leitfähigkeit zu erzielen, indem Materialien oder Elemente hinzugefügt wurden, die die Anzahl der Ladungsträger im Halbleitermaterial erhöhen. Ein solcher Halbleiter ist als extrinsischer Halbleiter bekannt.

Weitere Informationen zu Intrinsic Semiconductors

Die Leitfähigkeit eines Materials beruht auf den Elektronen, die durch thermische Bewegung in das Leitungsband freigesetzt werden. Bei intrinsischen Halbleitern ist die Anzahl der freigesetzten Elektronen relativ geringer als in den Metallen, aber größer als in den Isolatoren. Dies ermöglicht eine sehr begrenzte Stromleitfähigkeit durch das Material. Wenn die Temperatur des Materials erhöht wird, dringen mehr Elektronen in das Leitungsband ein, und somit steigt auch die Leitfähigkeit des Halbleiters. In einem Halbleiter gibt es zwei Arten von Ladungsträgern: die in das Valenzband freigesetzten Elektronen und die leeren Orbitale, die allgemein als Löcher bezeichnet 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 angelegt wird, bewegen sich Elektronen in Richtung des höheren Potentials und Löcher in Richtung des niedrigeren Potentials.

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

Mehr über extrinsische Halbleiter

Durch Hinzufügen verschiedener Elemente können die Halbleitereigenschaften verfeinert werden, um mehr Strom zu leiten. Der Zugabevorgang wird als Dotierung bezeichnet, während das hinzugefügte Material als Verunreinigungen bezeichnet wird. Verunreinigungen erhöhen die Anzahl der Ladungsträger im Material und ermöglichen eine bessere Leitfähigkeit. Auf der Grundlage des gelieferten Frachtführers werden die Verunreinigungen als Akzeptoren und Spender klassifiziert. Donatoren sind Materialien, die im Gitter ungebundene Elektronen aufweisen, und Akzeptoren sind Materialien, die Löcher im Gitter hinterlassen. Bei Halbleitern der Gruppe IV wirken die Elemente der Gruppe III, Bor, Aluminium, als Akzeptoren, während die Elemente der Gruppe V, Phosphor und Arsen, als Donoren wirken. Bei Verbindungshalbleitern der Gruppe II-V wirken Selen, Tellurium als Donoren, während Beryllium, Zink und Cadmium als Akzeptoren wirken.

Wenn eine Anzahl von Akzeptoratomen als Verunreinigung hinzugefügt wird, nimmt die Anzahl der Löcher zu und das Material hat einen Überschuss an positiven Ladungsträgern als zuvor. Daher wird der mit einer Akzeptorverunreinigung dotierte Halbleiter als Halbleiter vom Positivtyp oder P-Typ bezeichnet. Auf dieselbe Weise wird ein Halbleiter, der mit Donor-Verunreinigung dotiert ist und das Material im Überschuss an Elektronen hinterlässt, als negativer oder N-Typ-Halbleiter bezeichnet.

Halbleiter werden zur Herstellung verschiedener Arten von Dioden, Transistoren und verwandten Komponenten verwendet. Laser, Photovoltaikzellen (Solarzellen) und Photodetektoren verwenden ebenfalls Halbleiter.

Was ist der Unterschied zwischen intrinsischen und extrinsischen Halbleitern??

• Halbleiter, die nicht dotiert sind, sind als intrinsische Halbleiter bekannt, während ein Halbleitermaterial, das mit Verunreinigungen dotiert ist, als extrinsischer Halbleiter bekannt ist.

• Die Anzahl der positiven Ladungsträger (Löcher) und der negativen Ladungsträger ist in intrinsischen Halbleitern gleich, während durch das Hinzufügen von Verunreinigungen die Anzahl der Ladungsträger geändert wird; daher ungleich in extrinsischen Halbleitern.

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