Electronique: les semi-conducteurs de dopage

Les diodes et les transistors sont fabriqués à partir de semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium. Semiconducteurs purs ne seront pas conduire le courant électrique, mais si vous dope un semi-conducteur par l'ajout de certains types d'impuretés, connu sous le nom dopants, vous changez les caractéristiques électriques du semi-conducteur, et il va mener lorsqu'une tension est appliquée dans la bonne façon.

Les atomes d'un semi-conducteur pur, tels que le silicium, sont maintenus ensemble par des liaisons covalentes fortes dans une structure cristalline à trois dimensions. Chaque atome de silicium partage ses 8 électrons de valence (externes) avec des atomes voisins. Par dopage d'un matériau semi-conducteur pur, vous bouleverser ses obligations et porteurs de charge libres jusqu'à.

Dopants sont pas dopes- ils essaient de se faire passer comme l'un des les atomes du cristal, en essayant de se lier avec les autres atomes, mais ils sont juste assez différente de remuer un peu les choses. Par exemple, un atome d'arsenic a un électron externe de plus d'un atome de silicium. Lorsque vous ajoutez une petite quantité d'arsenic à un tas d'atomes de silicium, chacun arsenic muscles atomiques sa manière, la liaison avec les atomes de silicium, mais en laissant son électron supplémentaire à la dérive autour de à travers le cristal. Même si le matériau dopé est électriquement neutre, il contient désormais un tas d'électrons libres errer sans but - ce qui rend beaucoup plus conducteur. Par dopage du silicium, vous changez ses propriétés électriques: Partout où le dopant est ajouté, le silicium devient plus conductrice.

Une autre façon de doper les semi-conducteurs est d'utiliser des matériaux tels que le bore, dans lesquels chaque atome possède une moins valence électrons que ne le fait un atome de silicium. Pour chaque atome de bore vous ajoutez à un cristal de silicium, vous obtenez ce qui est connu comme un trou dans la structure cristalline, où un électron externe devrait être. Partout où il ya un trou dans la structure, la liaison tenant les atomes ensemble est si fort, il va voler un électron d'un autre atome pour combler le trou, laissant un trou quelque part d'autre, qui est ensuite rempli par un autre électron, et ainsi de suite.

Vous pouvez penser de ce processus que le trou se déplacer à l'intérieur du cristal. (Eh bien, les électrons se déplacent, mais il semble que la position du trou continue de se déplacer.) Parce que chaque trou représente un électron manquant, le mouvement de trous a le même effet comme un flux de charges positives.

Impuretés qui libèrent des électrons (charges négatives) pour vous déplacer dans un semi-conducteur sont appelés dopants donneurs, et le semi-conducteur dopé est connu comme un Semi-conducteur de type N. L'arsenic est un dopant donneur typique.

Impuretés (tels que le bore) qui libèrent des trous (comme charges positives) de se déplacer dans un semi-conducteur sont appelés dopants accepteurs, et le semi-conducteur dopé est connu comme un De type P semi-conducteur. Le bore est un dopant accepteur typique.

Si vous appliquez une source de tension à travers un type N ou un semi-conducteur de type P, le semi-conducteur dopé agit comme un conducteur et permet au courant. Mais si vous combinez un type N et de type P semi-conducteurs, le courant passera dans une seule direction à travers la jonction pn - et seulement sous certaines conditions de tension. En créant différentes combinaisons de types P et N-types, vous créez différents types de diodes et de transistors.