Differenza tra semiconduttori intrinseco ed estrinseco

Semiconduttore intrinseco vs estrinseco

È interessante notare che l'elettronica moderna si basa su un tipo di materiale, i semiconduttori. I semiconduttori sono materiali che hanno una conduttività intermedia tra conduttori e isolanti. I materiali semiconduttori sono stati utilizzati nell'elettronica anche prima dell'invenzione del diodo a semiconduttore e del transistor nel 1940, ma successivamente i semiconduttori hanno trovato vasta applicazione nel campo dell'elettronica. Nel 1958, l'invenzione del circuito integrato da parte di Jack Kilby degli strumenti del Texas elevò l'uso dei semiconduttori nel campo dell'elettronica a un livello senza precedenti.

Naturalmente i semiconduttori hanno la loro proprietà di conduttività grazie ai portatori di carica gratuiti. Tale semiconduttore, un materiale, che mostra naturalmente le proprietà dei semiconduttori, è noto come un semiconduttore intrinseco. Per lo sviluppo di componenti elettronici avanzati, i semiconduttori sono stati migliorati per eseguire con maggiore conduttività aggiungendo materiali o elementi, che aumentano il numero di portatori di carica nel materiale semiconduttore. Tale semiconduttore è noto come un semiconduttore estrinseco.

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La conduttività di qualsiasi materiale è dovuta agli elettroni rilasciati alla banda di conduzione dall'agitazione termica. Nel caso dei semiconduttori intrinseci, il numero di elettroni rilasciati è relativamente inferiore a quello dei metalli, ma maggiore rispetto agli isolanti. Ciò consente una conduttività molto limitata della corrente attraverso il materiale. Quando la temperatura del materiale aumenta, più elettroni entrano nella banda di conduzione, e quindi aumenta anche la conduttività del semiconduttore. Esistono due tipi di portatori di carica in un semiconduttore, gli elettroni rilasciati nella banda di valenza e gli orbitali vacanti, più comunemente noti come fori. Il numero di fori ed elettroni in un semiconduttore intrinseco sono uguali. Entrambi i fori e gli elettroni contribuiscono al flusso di corrente. Quando viene applicata una differenza di potenziale, gli elettroni si muovono verso il potenziale più elevato e i fori si spostano verso il potenziale inferiore.

Ci sono molti materiali che fungono da semiconduttori, e alcuni sono elementi e alcuni sono composti. Il silicio e il germanio sono elementi con proprietà semiconduttive, mentre l'arseniuro di gallio è un composto. Generalmente elementi del gruppo IV e composti dagli elementi dei gruppi III e V, come l'arsenuro di gallio, il fosfuro di alluminio e il nitruro di gallio mostrano proprietà intrinseche dei semiconduttori.

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Aggiungendo elementi diversi, le proprietà dei semiconduttori possono essere raffinate per condurre più corrente. Il processo di aggiunta è noto come drogaggio mentre il materiale aggiunto è noto come impurità. Le impurità aumentano il numero di portatori di carica all'interno del materiale, consentendo una migliore conduttività. Sulla base del vettore fornito, le impurità sono classificate come accettori e donatori. I donatori sono materiali che hanno elettroni non legati all'interno del reticolo, e gli accettori sono materiali che lasciano buchi nel reticolo. Per i semiconduttori del gruppo IV, gli elementi del gruppo III Boro, l'alluminio agiscono come accettori, mentre gli elementi del gruppo V Fosforo e arsenico agiscono come donatori. Per i semiconduttori composti del gruppo II-V, il selenio, il tellurio agisce come donatore, mentre il berillio, lo zinco e il cadmio fungono da accettori.

Se un numero di atomi accettore viene aggiunto come impurità, il numero dei fori aumenta e il materiale ha eccessi di portatori di carica positivi rispetto a prima. Pertanto, il semiconduttore drogato con impurità accettore è chiamato un tipo positivo o semiconduttore di tipo P. Allo stesso modo un semiconduttore drogato con impurità del donatore, che lascia il materiale in eccesso di elettroni, è chiamato un tipo negativo o un semiconduttore di tipo N.

I semiconduttori sono utilizzati per produrre diversi tipi di diodi, transistor e relativi componenti. Laser, celle fotovoltaiche (celle solari) e fotorivelatori utilizzano anche semiconduttori.

Qual è la differenza tra i Semiconduttori intrinseci e quelli estrinseci?

• I semiconduttori che non sono drogati sono noti come semiconduttori intrinseci, mentre un materiale semiconduttore drogato con impurità è noto come semiconduttore estrinseco.

• Numero di portatori di carica positivi (fori) e portatori di carica negativi sono uguali nei semiconduttori intrinseci, mentre aggiungendo impurità il numero di portatori di carica viene cambiato; quindi disuguale nei semiconduttori estrinseci.

• I semiconduttori intrinseci hanno una conduttività relativamente inferiore rispetto ai semiconduttori estrinseci.