Kādi ir dažādi pusvadītāju veidi?

Pusvadītājs parasti ir kristāliska cieta viela, kurā vadītspēja elektronu plūsmas dēļ ir starp metāla un izolatora vadītspēju. Iekšējie pusvadītāji ir tādi materiāli, kuros ir maz vai nav piemaisījumu, un silīcijs ir visplašāk izmantotais. Silīcija kristālu atomu režģa struktūru veido ideālas kovalentās saites, kas nozīmē, ka ir maz brīvu elektronu, lai pārvietotos. Kristāls ir gandrīz izolators. Temperatūrai paaugstinoties virs absolūtās nulles, palielinās elektronu plūsmas ierosināšanas iespēja materiālā.

Šo efektu var ievērojami palielināt, režģa struktūrā ieviešot piemaisījumus, kas padara pieejamu lielāku brīvo elektronu skaitu. Dažu piemaisījumu pievienošanas procesu pusvadītājiem sauc par dopingu. Pievienoto piemaisījumu sauc par dopantu. Piedevas daudzums, kas pievienots iekšējam pusvadītājam, proporcionāli maina tā vadītspējas līmeni. Ārējie pusvadītāji ir dopinga procesa produkti.

Dopantus sauc par akceptoriem vai donoriem, un tie maina pusvadītāja lādiņa nesēju koncentrāciju. Pusvadītājos ir divu veidu lādiņu nesēji; brīvais elektrons un caurums, kur elektrons atradās atoma valences joslā. Elektrons ir negatīva lādiņa nesējs, un caurums tiek uzskatīts par tāda paša lieluma pozitīvo lādiņu nesēju. Donoru piedevām ir vairāk valences joslu elektronu nekā materiālam, ko tie aizstāj, tādējādi nodrošinot vairāk brīvo elektronu. Akceptoru piedevām ir mazāk valences joslu elektronu nekā materiālam, ko tie aizstāj, radot vairāk caurumu.

N tipa pusvadītāji ir ārējie pusvadītāji, kuros ir izmantoti donoru piedevas. Rezultātā palielinās negatīvo elektronu lādiņu nesēju skaits. Negatīvos lādiņnesējus sauc par vairākuma nesējiem n-tipa, bet pozitīvos lādiņu nesējus sauc par mazākuma nesējiem.

P veida pusvadītāji ir akceptoru piedevu izmantošanas rezultāts. Kā režģa reformas kovalentās saites apkārtējā materiāla valences joslās tiek atstāti caurumi. Caurumu palielināšanās palielina pozitīvo lādiņu nesēju koncentrāciju. Vairākuma nesējs p-tipam būtu pozitīvs un mazākuma negatīvs.

Ar dopingu var ražot pusvadītājus ar dažādām un savstarpēji papildinošām vadošām īpašībām. Svarīgs pielietojums tam ir pn pāreja, kur p-tipa un n-veida pusvadītāji nonāk ciešā saskarē. Viens no savienojuma efektiem ir ļaut caurumiem un elektroniem apvienoties, radot gaismu. Šī ir gaismas diode (LED). Pn savienojums veido arī diodi, kurā elektrība var plūst vienā virzienā caur krustojumu, bet ne otrā virzienā, kas ir prasība digitālajai elektronikai.