Kas ir ārējie pusvadītāji?

Ārējie pusvadītāji ir daļēji vadoši un daļēji izolējoši materiāli, kas ir ķīmiski pārveidoti, lai izturētu neitrālu elektrisko lādiņu. Tie ir pusvadītāju ierīču pamatelementi. Ārējo pusvadītāju ražošana notiek pēc veiksmīgas iekšējo pusvadītāju ražošanas un to pārveidošanas pozitīvā (P) tipa vai negatīvā (N) tipa pusvadītājos.

Kad silīcija dioksīds tiek atdalīts no skābekļa atomiem, ir iespējama tīra silīcija ekstrakcija. Šis tīrais silīcijs, kaut arī šķidrā veidā, viegli reaģē ar skābekli, lai atjaunotu parasto smilšu variāciju. Izmantojot īpašu ražošanas vidi, piemēram, vakuumā vai nereaģējošā gāzē, silīcija materiālam ir augsta tīrības pakāpe. Visas nevēlamās citu elementu un savienojumu pēdas arī tiek atdalītas, lai iegūtu tīru silīciju. Silīcijs kūst aptuveni 2,577 °F (apmēram 1,414 °C) temperatūrā, tāpēc ārējo pusvadītāju ražošanai ir nepieciešams īpašs aprīkojums un tehnoloģija.

Tīram silīcijam pašam ir jābūt leģētam, lai tas pastāvīgi nepaliktu kā iekšējais pusvadītājs. Dopings ietver papildu kontrolētu piemaisījumu ievadīšanu iekšējā pusvadītājā, kamēr tas ir šķidrā veidā. Elektronikas nozarē tīrs silīcijs, kas darbojas kā iekšējais pusvadītājs, ir jāpārveido par ārējo pusvadītāju, lai to izmantotu. Ja tas ir sacietējis kā raksturīgs, tas ir vēlreiz jāizkausē, lai izveidotu ārēju pusvadītāju. Kad iekšējais pusvadītājs ir šķidrā veidā, nākamā izvēle ir izveidot P-tipa vai N-tipa pusvadītāju, un ar pareiziem dopanta elementiem vai pareizu kontrolēto piemaisījumu izvēli iekšējais pusvadītājs kļūst par ārējo pusvadītāju vai leģētu pusvadītāju.

Ārējie pusvadītāji ir N tipa vai P tipa atkarībā no izmantotās piedevas. Dopantam, piemēram, boram, uz ārējā atoma apvalka vai valences var būt trīs elektroni, lai iegūtu P tipa pusvadītāju. Tie, kuriem ir pieci valences elektroni, piemēram, fosfors, tiek izmantoti kā piedevas, lai ražotu N tipa pusvadītāju. Bora pievienošana izkausētam tīram silīcijam nereaģējošā vidē padara to par P tipa pusvadītāju vai elektronu akceptoru, savukārt iekšējā silīcija dopings ar fosforu rada N tipa pusvadītāju vai elektronu donoru. Viens bora atoms pret 10 miljoniem silīcija atomu ir tipiskā piemaisījumu daudzuma attiecība iekšējā pusvadītājā.

Pusvadītāju rūpnīca piegādā komponentus ar dažādām ārējo pusvadītāju kombinācijām. Divu terminālu diodei ir viens PN pāreja vai savienots P-tipa un N-tipa pusvadītājs. Ļoti liela mēroga integrācijas mikroshēmās ir tūkstošiem P tipa un N tipa pusvadītāju savienojumu.