主な違い

固有半導体と外在半導体の主な違いは,固有半導体は純半導体であり,外在半導体は不純物を含むことである。

こゆうはんどうたい vs. 非固有半導体(extrinsic semiconductor)

固有半導体は最も純粋な半導体と考えられる。一方、半導体に少量の不純物を加える場合、半導体を外半導体と呼ぶ。外因性半導体に不純物が添加されるため,それらは固有半導体よりも優れた導電性を有する。

固有半導体は、i型半導体または非ドープ半導体にも分けられる。一方，固有半導体はドープ半導体と考えられる。固有半導体はいかなるタイプにも分けられないが,外固有半導体はp型半導体とn型半導体に分けられる。

固有半導体では,伝導帯中の電子と価電子帯中の正孔の数が等しい。一方、非固有半導体では、電子と正孔の数は等しくない。n型半導体では電子が大多数を占め,p型半導体では正孔が大多数を占める。

固有半導体では,禁止帯域の中心はFermi準位を有する。一方,n型非固有半導体ではFermi準位が伝導帯底部付近に位置し,p型非固有半導体ではFermi準位が価電子基頂部付近に位置する。

固有半導体では価電子帯と伝導の間に小さなバンドギャップがある。一方,非固有半導体は固有半導体よりも高いエネルギーギャップを有する。固有半導体の導電性は温度に依存し,外部半導体の導電性は不純物をドープした温度と濃度に依存する。

固有半導体の例はシリコンやゲルマニウムなどである。一方、非固有半導体の例はGaAs、GaP等である。

比較図

こゆうはんどうたいは何ですか？

「内在的」という語は「純粋」を表すので、固有の半導体は純粋な半導体であり、ドーピング元素や不純物を含まない。このタイプの半導体はi型半導体または非ドープ半導体とも考えられる。これは、電荷担体の数が不純物の数ではなく材料の性質に基づいている理由である。

固有半導体では,伝導帯中の電子と価電子帯中の正孔の数が等しい。ここで、正孔はpで表され、電子はnで表されるので、固有半導体ではn=pとなる。このタイプの半導体では，導電性は結晶欠陥，さらには電子励起に依存する。

固有半導体では，禁止帯の中心はFermi準位を示した。カーテンバンドと伝導の間に小さなバンドギャップがある。低温では,電子はより高いエネルギー状態に励起されにくい。従って,電子は価電子帯に保持され,伝導帯に移動しなかった。温度が上昇すると，電子は励起され，価電子帯から伝導帯に到達し，電流の流れをもたらす。

周期表ではIV族元素が固有半導体を形成する。しかし，ゲルマニウムとシリコンは，共有結合を破壊するのにわずかなエネルギーしか必要としないので，固有の半導体として機能する。シリコンとゲルマニウムにはダイヤモンドの構造がある。4つの価電子があります各原子の1価電子は隣接する4つの原子と結晶形態で結合している。これらの共有電子対は価電子バンド結合または共有結合を形成する。

温度が上昇するにつれて,価電子はより多くのエネルギーを得た。このエネルギーにより,それらは共有結合を破壊し,元素の導電性の増加をもたらす。ここでは,少数の原子だけが熱エネルギーによってイオン化される。このイオン化は結合中に空格子点の形成をもたらす。

熱エネルギーのため,バンド−q電荷の電子が励起されると結合から破断し,バンド+q電荷の空孔を生じる。この正電荷を帯びた空孔は正孔の役割を果たす。これらの穴も自由粒子のようだが、正の電荷を持っている。固有または非ドープ半導体では,自由電子の数は正孔の数と等しく,この現象を固有キャリア濃度と呼ぶ。

非固有半導体(the extrinsic semiconductor)は何ですか？

非固有半導体は、**プロセス中に任意の微量元素または不純物をドープした半導体である。これに加わる要素を***と呼び、このプロセスを***と呼ぶ。従って、外固有半導体はドープ半導体とも呼ばれる。この半導体は、半導体に不純物が添加されているため、より良好な導電性を有する。従って、キャリアの数は、材料の性質および添加された不純物に依存する。

非固有半導体はより高いエネルギーギャップを示した。その伝導はドープ不純物の温度と濃度に依存する。さらに，非固有半導体では，電子と正孔の数は等しくない。

材料をドープする場合、材料に混合されたヘテロ質量は半導体の格子構造に影響を及ぼさないことを覚えておいてください。これを達成するために、半導体原子とドーパントの大きさは同じであるべきである。例えば、シリコンとゲルマニウムの結晶は、同じ結晶サイズを有するため、3価(3価)と5価(5価)と混合される。

を選択します。

• n型半導体:純半導体を五価(価5)元素と混合すると,これらのタイプの半導体が得られる。シリコンが5価元素と混合されると,その4つの電子はそれらと結合することによって4つの隣接するシリコン原子に接続される。しかし、5番目の電子は母原子に緩やかに付着する。したがって,この電子を自由にするには,必要なイオン化エネルギーが非常に低い。これは,この緩やかな電子が室温でも格子中で運動する理由である。例えば、室温でシリコンに必要なイオン化エネルギーは約1.1 evである。しかし、5価不純物を添加すると、このエネルギーは0.05 evに低下する。
• P型半導体:純半導体と三価(価3)ドーパントを混合してP型半導体を形成する。例えば、シリコン原子に3価元素を添加すると、その3つの電子は隣接する3つのシリコン原子と結合する。しかし、第4のシリコン原子との結合は電子的に自由に形成されていない。この過程は第4のシリコン原子と3価原子との間に空孔または正孔の形成をもたらす。従って,原子外軌道に隣接する電子が飛び降り,この正孔を充填する。電子のこのジャンプはその存在する位置に穴を形成する。言い換えれば、伝導には1つの孔が利用可能である。

主な違い

1. 元素をドープしていない純粋な半導体を固有半導体と呼び、**過程で微量元素やドーパントをドープした半導体を外固有半導体と呼ぶ。
2. 固有半導体はi型半導体または非ドープ半導体とも呼ばれる。一方、非固有半導体はドープ半導体とも呼ばれる。
3. 固有半導体は導電性が悪い。逆に不純物の添加により,非固有半導体はより良好な導電性を有する。
4. 固有の半導体はいかなるタイプにも分けられない。一方,固有半導体はp型半導体とn型半導体に分けられる.
5. 固有半導体では,禁止帯域の中心はFermi準位を有する。一方,n型非固有半導体ではFermi準位が伝導帯底部付近に位置し,p型半導体ではFermi準位が価電子基頂部付近に位置する。
6. 固有半導体では,価電子バンドと伝導の間に小さなバンドギャップが存在し,外部固有半導体はより高いエネルギーギャップを有する。
7. 固有半導体の導電性は温度に依存し,固有半導体の導電性ではなくドープ不純物の温度と濃度に依存する。
8. 固有半導体では,伝導帯における電子と価電子帯における正孔の数は等しく,非固有半導体では電子と正孔の数は等しくない。n型半導体では電子が大多数を占め,正孔はp型半導体では多数を占めた。
9. 固有半導体の例はシリコンやゲルマニウムなどである。一方、非固有半導体の例はGaAs、GaP等である。

結論

上記の議論は、シリコンやゲルマニウムなどの不純物を一切含まない純粋な半導体であることをまとめた。一方、固有半導体は、GaPやGaAsなどのドーパントや不純物の純半導体である。