Indre vs. ydre halvledere: Forstå forskellen

Begreberne "indre" og "ydre" beskriver, hvordan et halvleders elektriske egenskaber bestemmes.

Indre halvledere

• Rent halvledermateriale (fx rent silicium, germanium).
• Elektriske egenskaber afhænger kun af materialet selv – båndgab, temperatur, krystalstruktur.
• Ved absolut nulpunkt opfører de sig som perfekte isolatorer; ledevnen stiger med temperaturen, da elektron-hul-par genereres termisk.
• Lige antal elektroner og hul (n = p = nᵢ).

Ydre halvledere

• Dopet med bevidste urenheder (dopanter) for at ændre ledevnen.
• n-type: Donoratomer (fx fosfor i Si) tilføjer frie elektroner (flertal bærestoffer).
• p-type: Acceptoratomer (fx bor i Si) skaber hul (flertal bærestoffer).
• Elektriske egenskaber er starkt påvirket af ydre faktorer: dopanttype/koncentration, temperatur og defekter.
• Ledevnen er flere størrelsesordener højere end indre materiale ved stuetemperatur.

Hvorfor det betyder noget

Kontrolleret doping skaber p-n-overgange – fundamentet for dioder, transistorer, solceller og integrerede kredsløb. Indre materiale bruges sjældent alene i enheder, men tjener som substrat til ydre regioner.