A félvezetők típusai

A félvezetőkből igen hosszú tanulmányt lehetne írni, ezért ez most nagyon röviden kerül bemutatásra, éppen csak hogy értsük a lényegét. (Amint már említettem, ez csak egy egyszerűsített anyag, a teljes megértéshez valamilyen könyv ajánlott!)

Kezdjük az elméleti zöldség részével, amit nem érdemes átugorni, de folyamatosan szem előtt tartani sem. Ez amolyan "nem árt ha tudjuk". (Főképpen mert sokszor visszaköszönnek még)
Jó pár félvezető anyag létezik, ebből leginkább a szilíciumot (Si), valamint a germániumot (Ge) használják manapság. (A szilícium sokkal előnyösebb a germániumnál, de vannak még olyan területek, ahol jobban megéri a germánium.)
A félvezető anyagok jellegzetessége, hogy önvezetésük van, azaz a rácsos szerkezetű félvezető anyagban az atomok között állandóan vándorolnak az elektronok. Persze ettől függetlenül az anyag megmarad elektromosan semlegesnek (minthogy a pozitív és negatív részecskék száma megegyezik), tehát nem fog a szilícium agyonrázni ha hozzáérünk.

A P-típusú szennyezés

A félvezető anyagokat önmagukban nem használják, hanem ún. szennyezik őket valamilyen más vegyértékű anyaggal. Például a szilícium 4 külső elektronnal rendelkezik, így alkot rácsos szerkezetet. Ha ebben a szerkezetben az egyik Si atomot kicseréljük például a 3 szabad elektronnal rendelkező Bórra, akkor egy kötés elégtelen lesz, hisz nincs elég elektron az összes kötéshez.

Ebből az következik, hogy a pozitív részecskék többségben lesznek a negatívokhoz képest, vagyis az anyag pozitív tulajdonságú lesz. Az ilyen félvezetőt P-típusú félvezetőnek hívjuk.

Az N-típusú szennyezés

Mint láthattuk, ha egy 3 szabad elektronnal rendelkező atomot beiktattunk a félvezetőbe, elektronhiány lett, mert négy szabad elektron kellett volna. Azonban szennyezhetünk úgy is, hogy egy 5 szabad elektronnal rendelkező atomra, például foszforra cseréljük ki az egyik Si atomot. Ilyenkor a rács kötései rendben lesznek, de lesz egy maradék elektron is.

Ennek az lesz a következménye, hogy az elektrontöbblet miatt negatív tulajdonságú lesz a félvezető. Az ilyen félvezetőt N-típusú félvezetőnek hívjuk.

A PN-átmenet

Felmerülhet a kérdés, hogy mi van akkor, ha összteszünk egy P és egy N-típusú félvezetőt. Hiszen az egyik elektronhiányban szenved, a másik pedig elektrontöbbletben. Mielőtt hirtelen rávágnánk hogy "kisütik egymást" figyelembe kell venni, hogy a bórnak és a foszfornak nem lehet négy szabad elektronja, mindegyik követelni fogja a maga 3 ill. 5 elektronját, rákényszerítve a félvezetőt, hogy tartsa meg kiegyenlítetlen állapotát. Akkor ez ugye paradoxon. De mégis kell hogy valami történjen!
Történik is. A két félvezető határán, a PN-átmenetnél ugyanis az elektronok egy része a N-rétegből átmegy a P-rétegbe, semlegesítve egy kis területet. a PN-átmenetnél kialakul egy max. 1 mm vastag tértöltési tartomány.

Ha a P és N rétegre feszültséget kapcsolunk, a polaritásnak megfelelően a tértöltési tartomány elvékonyodik vagy megvastagodik. A PN-átmenet ezen tuljadonságát használjuk ki a félvezető eszközöknél, minthogy a tértöltési tartomány nem vezet (de ha elvékonyodik, akkor már nem gátolja a vezetést).

A cikk még nem ért véget, lapozz!