Elektronika: Doping Semikonduktor - dummies

Dioda dan transistor terbuat dari semikonduktor seperti silikon dan germanium. Semikonduktor murni tidak akan melakukan arus listrik, tapi jika Anda menggunakan semikonduktor dengan menambahkan beberapa jenis kotoran tertentu, yang dikenal sebagai dopan , Anda mengubah karakteristik listrik dari semikonduktor, dan itu akan Lakukan ketika tegangan diterapkan padanya dengan cara yang benar. Atom dari semikonduktor murni, seperti silikon, disatukan oleh ikatan kovalen yang kuat dalam struktur kristal tiga dimensi. Setiap atom silikon berbagi 8 elektron valensinya (luar) dengan atom tetangga. Dengan doping bahan semikonduktor murni, Anda akan merusak ikatan dan pembawa muatan gratis .

Dopan tidak ada dope; mereka mencoba untuk menyamar sebagai salah satu atom kristal, mencoba untuk mengikat dengan atom lain, tetapi mereka hanya cukup berbeda untuk mengaduk-aduk sedikit. Misalnya, atom arsenik memiliki satu elektron terluar lebih banyak daripada atom silikon. Bila Anda menambahkan sejumlah kecil arsenik ke sekelompok atom silikon, masing-masing otot atom arsenik masuk, terikat dengan atom silikon, namun membiarkan elektron ekstra melayang di sekitar melalui kristal. Meskipun bahan yang didoping secara elektrik netral, sekarang ada sekumpulan elektron bebas yang berkeliaran tanpa tujuan - membuatnya jauh lebih konduktif. Dengan doping silikon, Anda mengubah sifat listriknya: Dimanapun dopan ditambahkan, silikon menjadi lebih konduktif.

Cara lain untuk menghirup semikonduktor adalah dengan menggunakan bahan seperti boron, di mana masing-masing atom memiliki satu elektron

lebih sedikit

daripada atom silikon. Untuk setiap atom boron yang Anda tambahkan ke kristal silikon, Anda mendapatkan apa yang dikenal sebagai lubang dalam struktur kristal tempat elektron luar berada. Dimanapun ada lubang di dalam struktur, ikatan yang menahan atom menjadi sangat kuat, ia akan mencuri elektron dari atom lain untuk mengisi lubang itu, meninggalkan lubang di tempat lain, yang kemudian dipenuhi oleh elektron lain, dan sebagainya.

Anda bisa memikirkan proses ini saat lubang bergerak di sekitar kristal. (Nah, elektron bergerak, tapi sepertinya posisi lubang terus bergerak.) Karena setiap lubang mewakili elektron yang hilang, pergerakan lubang memiliki efek yang sama dengan aliran muatan positif.

Kotoran yang membebaskan elektron (muatan negatif) bergerak melalui semikonduktor disebut

dopan donor

, dan semikonduktor yang didoping dikenal sebagai semikonduktor tipe-99 . Arsenik adalah dopan donor yang khas. Pengotor (seperti boron) yang membebaskan lubang (seperti muatan positif) untuk bergerak melalui semikonduktor disebut akseptor akseptor , dan semikonduktor yang didoping dikenal sebagai P- tipe semikonduktor . Boron adalah dopan akseptor yang khas. Jika Anda menerapkan sumber tegangan melintasi tipe N atau semikonduktor tipe-P, semikonduktor yang didoping bekerja seperti konduktor dan memungkinkan arus mengalir. Tetapi jika Anda menggabungkan semikonduktor jenis-N dan tipe-P, arus hanya akan mengalir satu arah melalui sambungan pn-dan hanya pada kondisi voltase tertentu. Dengan membuat kombinasi tipe P dan tipe N yang berbeda, Anda membuat berbagai jenis dioda dan transistor.