Forklar hvorfor arsenisk-dopet silicium udfører elektrisk strøm bedre end ren silicium?

forståelse af det grundlæggende

* Silicons struktur: Silicon er en halvleder, hvilket betyder, at den har en ledningsevne mellem en leder (som kobber) og en isolator (som glas). Dens atomer har fire ydre elektroner, der danner stærke kovalente bindinger i et krystalgitter.

* Pure silicium: I rent silicium er alle elektroner tæt bundet i disse kovalente bindinger. Ved stuetemperatur får meget få elektroner nok energi til at bryde fri og blive mobile ladningsselskaber. Dette begrænser ledningsevnen.

* Doping: Doping involverer med vilje introduktion af urenheder i siliciumkrystallgitteret. Disse urenheder ændrer de elektriske egenskaber ved silicium.

Arsen Doping:Nøglen til ledningsevne

* Arsenics egenskaber: Arsen har fem ydre elektroner. Når det erstatter et siliciumatom i krystalgitteret, danner det fire kovalente bindinger, som silicium, men det har en ekstra elektron.

* Ekstra elektroner: Denne ekstra elektron fra arsen er ikke involveret i binding. Det er løst bundet til arsenatomet og kan let blive en fri elektron, der bidrager til elektrisk ledningsevne.

* øget ledningsevne: Da arsendoping introducerer et betydeligt antal frie elektroner, kan siliciumkrystallen udføre elektricitet meget bedre end rent silicium. Dette skyldes, at disse frie elektroner kan bære elektrisk strøm, når der påføres et elektrisk felt.

Kortfattet

Arsenisk doping øger ledningsevnen af ​​silicium af:

1. Introduktion af ekstra elektroner: Arsenatomer bidrager med ekstra elektroner til siliciumgitteret.

2. Oprettelse af gratis opladningsbærere: Disse ekstra elektroner frigøres let og bliver gratis ladningsselskaber.

3. lette strømstrøm: Tilstedeværelsen af ​​disse frie elektroner muliggør en højere strøm af strøm gennem silicium.

Denne proces, kendt som n-type doping , er afgørende for at oprette halvlederenheder som transistorer og integrerede kredsløb.