Чистые кристаллы без примесей являются собственными полупроводниками, такими как кремний и германий.
Собственные полупроводники не проводят ток.Почему вы так говорите?
Во-первых, нам нужно понять внешнюю структуру атомов кремния.Во внешнем слое атомов кремния есть четыре электрона.
После ряда сложных процессов кремний, содержащий примеси, превращается в монокристалл, который является собственным полупроводником.
Ковалентная связь образуется между каждыми двумя атомами кремния, так что внешний слой каждого атома кремния достигнет стабильной структуры из 8 электронов.
Поскольку каждый атом имеет 8 электронов во внешнем слое, нелегко потерять электроны или получить еще один электрон.
В этом случае провести электричество затруднительно.
Можно также сказать, что сам кремний относится к категории изоляторов.
Так как же заставить атомы кремния показывать свою проводниковую сторону?
В 1950-х годах умные люди решили эту проблему очень умным способом.
Полупроводник N-типа
Умные люди обнаружили, что чистый кристалл кремния не является проводящим, но добавление в него других атомов может сделать его проводящим.
Пятивалентный фосфор
Легированный примесный атом представляет собой положительный пятивалентный атом фосфора, имеющий пять электронов на внешней оболочке.
Затем он легируется атомами кремния, вот так.Вы можете видеть, что атом фосфора в середине изображения ниже имеет 9 электронов во внешнем слое.
Этот дополнительный электрон называется полином, и его очень легко потерять.Если легировать больше атомов полифосфора, будет легче потерять больше электронов, что будет иметь электрический эффект.
Теперь вы знаете, почему его называют полупроводником N-типа?
Поскольку он заряжен отрицательно, электроны заряжены отрицательно, а N берется из первой буквы слова «минус», что означает «отрицательный электрод».
Но это не полупроводник, потому что независимо от того, в каком направлении подается мощность, ток будет, а в полупроводниках ток односторонний.
Нам нужен ток, текущий в одном направлении.Что нам делать?
Полупроводник P-типа
Поскольку мы можем заставить внешний слой кремния иметь еще один электрон, мы можем использовать тот же метод, чтобы заставить внешний слой кремния потерять один электрон.
Поэтому люди легировали чистые атомы кремния положительными атомами трехвалентного бора.
Затем мы включаем этот атом бора в чистый кристалл кремния, как показано на рисунке ниже:
Поскольку во внешнем слое атома бора всего 7 электронов, останется дырка. В полупроводниках P-типа мы называем дырку полином.
Из дырок в полупроводниках P-типа очень легко получить электроны. Если легировать больше атомов полибора, будет легче получить больше электронов, которые будут притягивать электроны для заполнения дырок.
Теперь вы знаете, почему его называют полупроводником P-типа?
Потому что он имеет положительный заряд снаружи, а Р берется из первой буквы положительного, а положительный означает положительный электрод.
Полупроводник N-типа имеет еще один электрон во внешнем слое (для легированных атомов магазина).
Самый внешний слой полупроводника P-типа имеет на один электрон меньше (для легированных атомов магазина).
Что произойдет, если эти два полупроводника объединить?
Я думаю, ответ должен быть ясен каждому.Лишние электроны в полупроводнике N-типа будут проникать в дырки в полупроводнике P-типа, так что ток может течь только из полупроводника N-типа в полупроводник P-типа, это то, что мы называем однонаправленной мобильностью.
Далее давайте посмотрим, как умные люди их интегрируют.