Πώς μπορείτε να αυξήσετε τον αριθμό των ελεύθερων ηλεκτρονίων και των οπών σε ημι -αγωγό;
1. Doping:
- Ντόπινγκ τύπου Ν: Η προσθήκη ατόμων ακαθαρσίας με περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους (όπως ο φωσφόρος ή το αρσενικό) στο πλέγμα ημιαγωγών δημιουργεί επιπλέον ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτό ονομάζεται doping n-type .
- Doping τύπου P: Η προσθήκη ατόμων ακαθαρσίας με λιγότερα ηλεκτρόνια σθένους (όπως το βόριο ή το αλουμίνιο) δημιουργεί "τρύπες" στη ζώνη σθένους, τα οποία λειτουργούν ως μεταφορείς ελεύθερης χρέωσης. Αυτό ονομάζεται Doping τύπου P-Type .
2. Θερμοκρασία:
- Η αύξηση της θερμοκρασίας παρέχει περισσότερη ενέργεια στα ηλεκτρόνια σθένους, επιτρέποντάς τους να πηδούν στη ζώνη αγωγιμότητας και να γίνουν ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτό αυξάνει επίσης τον αριθμό των οπών στη ζώνη σθένους.
3. Φως:
- Το λαμπερό φως σε ένα ημιαγωγό μπορεί να διεγείρει ηλεκτρόνια από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας, δημιουργώντας ελεύθερα ηλεκτρόνια και τρύπες. Αυτή είναι η αρχή πίσω από τις φωτοβολταϊκές συσκευές (ηλιακά κύτταρα).
4. Ηλεκτρικό πεδίο:
- Η εφαρμογή ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να επιταχύνει τα ηλεκτρόνια και τις οπές, δημιουργώντας περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών μέσω ιονισμού κρούσης. Αυτή είναι η αρχή πίσω από ορισμένες συσκευές ημιαγωγών υψηλής ισχύος.
5. Μηχανική καταπόνηση:
- Η εφαρμογή της μηχανικής καταπόνησης μπορεί να αλλάξει τη δομή της ενεργειακής ζώνης ενός ημιαγωγού, οδηγώντας σε αύξηση του αριθμού των ελεύθερων ηλεκτρονίων και οπών.
6. Μαγνητικό πεδίο:
- Σε μερικούς ημιαγωγούς, ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να επηρεάσει την περιστροφή των ηλεκτρονίων, οδηγώντας σε αύξηση του αριθμού των ελεύθερων ηλεκτρονίων και των οπών.
Σημαντική σημείωση:
- Η συγκεκριμένη μέθοδος που χρησιμοποιείται για την αύξηση του αριθμού των ελεύθερων ηλεκτρονίων και οπών εξαρτάται από την επιθυμητή εφαρμογή και τον τύπο του υλικού ημιαγωγού.
- Για παράδειγμα, το ντόπινγκ χρησιμοποιείται συνήθως σε τρανζίστορ και δίοδοι για τον έλεγχο της ηλεκτρικής αγωγιμότητας τους.
- Η θερμοκρασία και το φως χρησιμοποιούνται σε φωτοανιχνευτές και ηλιακά κύτταρα για τη μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Με τον έλεγχο της συγκέντρωσης των ελεύθερων ηλεκτρονίων και των οπών, μπορούμε να προσαρμόσουμε τις ηλεκτρικές ιδιότητες των ημιαγωγών για διάφορες εφαρμογές σε ηλεκτρονικά και φωτονικά.
