Semiconductor intrínsec vs extrínsec
És notable que l'electrònica moderna es basi en un tipus de material, els semiconductors. Els semiconductors són materials que tenen una conductivitat intermèdia entre conductors i aïllants. Els materials semiconductors es van utilitzar en electrònica fins i tot abans de la invenció del díode i del transistor semiconductors a la dècada de 1940, però després d'això els semiconductors van trobar una àmplia aplicació en el camp de l'electrònica. El 1958, la invenció del circuit integrat per Jack Kilby de Texas Instruments va elevar l'ús de semiconductors en el camp de l'electrònica a un nivell sense precedents.
Naturalment, els semiconductors tenen la seva propietat de conductivitat a causa dels portadors de càrrega lliures. Aquest semiconductor, un material, que naturalment mostra propietats de semiconductor, es coneix com a semiconductor intrínsec. Per al desenvolupament de components electrònics avançats, s'han millorat els semiconductors per tenir una major conductivitat afegint materials o elements, que augmenten el nombre de portadors de càrrega en el material semiconductor. Aquest semiconductor es coneix com a semiconductor extrínsec.
Més sobre els semiconductors intrínsecs
La conductivitat de qualsevol material es deu als electrons alliberats a la banda de conducció per l'agitació tèrmica. En el cas dels semiconductors intrínsecs, el nombre d'electrons alliberats és relativament menor que en els metalls, però més gran que en els aïllants. Això permet una conductivitat molt limitada del corrent a través del material. Quan augmenta la temperatura del material, més electrons entren a la banda de conducció i, per tant, la conductivitat del semiconductor també augmenta. Hi ha dos tipus de portadors de càrrega en un semiconductor, els electrons alliberats a la banda de valència i els orbitals vacants, més comunament coneguts com els forats. El nombre de forats i electrons en un semiconductor intrínsec són iguals. Tant els forats com els electrons contribueixen al flux de corrent. Quan s'aplica una diferència de potencial, els electrons es mouen cap al potencial més alt i els forats es mouen cap al potencial més baix.
Hi ha molts materials que actuen com a semiconductors, i alguns són elements i altres són compostos. El silici i el germani són elements amb propietats semiconductores, mentre que l'arseniur de gal·li és un compost. En general, els elements del grup IV i els compostos dels elements dels grups III i V, com ara l'arsenur de gal·li, el fòsfur d'alumini i el nitrur de gal·li, mostren propietats semiconductors intrínseques.
Més sobre els semiconductors extrínsecs
En afegir diferents elements, les propietats dels semiconductors es poden refinar per conduir més corrent. El procés d'addició es coneix com a dopatge, mentre que el material afegit es coneix com a impureses. Les impureses augmenten el nombre de portadors de càrrega dins del material, permetent una millor conductivitat. En funció del transportador subministrat, les impureses es classifiquen en acceptors i donants. Els donants són materials que tenen electrons no units dins de la xarxa, i els acceptors són materials que deixen forats a la xarxa. Per als semiconductors del grup IV, els elements del grup III Bor, Alumini actuen com a acceptors, mentre que els elements del grup V Fòsfor i arsènic actuen com a donants. Per als semiconductors compostos del grup II-V, el seleni, el tel·li actuen com a donants, mentre que el beril·li, el zinc i el cadmi actuen com a acceptors.
Si s'afegeix un nombre d'àtoms acceptors com a impuresa, el nombre de forats augmenta i el material té un excés de portadors de càrrega positiva que abans. Per tant, el semiconductor dopat amb impuresa acceptor s'anomena semiconductor de tipus positiu o de tipus P. De la mateixa manera, un semiconductor dopat amb impureses donants, que deixa el material en excés d'electrons, s'anomena semiconductor de tipus negatiu o de tipus N.
Els semiconductors s'utilitzen per fabricar diferents tipus de díodes, transistors i components relacionats. Els làsers, les cèl·lules fotovoltaiques (cel·les solars) i els fotodetectors també utilitzen semiconductors.
Quina diferència hi ha entre els semiconductors intrínsecs i els extrínsecs?
