11 Fakten über Transistoren: Eigenschaften, Bandabstand

Inhalte

In diesem Artikel werden wir die grundlegenden Konzepte in Bezug auf Transistoren und ihre Eigenschaften diskutieren. 

• Definition des Transistors
• Eigenschaften eines Transistors
• Diagramm des PNP- und NPN-Transistors
• Konfiguration
• Was ist ein P-Halbleiter?
• Was ist ein Halbleiter vom N-Typ?
• Was ist Band Gap?
• Verbotene Lücke
• Volantband
• Leitungsband
• Eigenhalbleiter
• Extrinsischer Halbleiter
• Direkte und indirekte Bandlücke
• Moos-Burstein-Effekt

Definition eines Transistors:

„Der Transistor ist ein Halbleiterbauelement mit drei Verbindungsteilen. Dieses Gerät wird hauptsächlich zur Verstärkung der Anwendung elektronischer Signale verwendet. “

Transistor Eigenschaften:

• Ein Transistor repräsentiert die Beziehung zwischen Strom und Spannung.
  • Es ist im Allgemeinen ein Zwei-Port-Netzwerk
  • Jeder der Transistormodi hat unterschiedliche Eingangseigenschaften, Ausgangseigenschaften und Stromübertragungseigenschaften.
  • Ein Transistor hat drei Pole, und jeder der Pole besteht hauptsächlich aus einem Substrat vom N-Typ und P-Typ.

Ein Transistor besteht aus drei Anschlüssen

• Emitter
• Basis
• Sammler

Der Transistor wurde in zwei Schlüsselkategorien unterteilt

• Bipolarer Verbindungstransistor (BJT)
• Feldeffekttransistor (FET)

Es gibt auch drei Modi in einem Transistor

• Common Emitter oder CE-Modus
• Common Base oder CB-Modus
• Common Collector oder CC-Modus

Diagramm des PNP- und NPN-Transistors

Um mehr über das PNP und NPN-Transistoren müssen wir zunächst etwas über P-Typ- und N-Typ-Halbleiter wissen.

Was ist ein P-Halbleiter?

Ein P-Halbleiter (Link) ist eine Art Halbleiter, wenn dem intrinsischen oder reinen Halbleiter eine gewisse Verunreinigung (hauptsächlich dreiwertig) zugesetzt wird. Bei diesen Typen handelt es sich bei den Löchern um Mehrheits- und bei der Elektronik um Minderheitsträger. Die dreiwertigen Verunreinigungen können Bor (B), Gallium (Ga) usw. sein.

Was ist ein Halbleiter vom N-Typ?

Ein Halbleiter vom N-Typ ist ein Halbleitertyp, wenn einige Verunreinigungen (hauptsächlich fünfwertig) auf einen äußeren Halbleiter dotiert sind. Dabei sind Elektronen Mehrheits- oder Primärträger, und Löcher sind Minderheits- oder Sekundärträger.

Einige Beispiele sind Phosphor (P), Arsen (As) usw.

In Halbleitern vom N- und P-Typ beobachten wir verschiedene Arten von "Energiebändern", die eine wichtige Rolle für die Funktion eines Transistors spielen. Sie sind:-

Bild-Kredit: Temp5psu, N- und p-Dotierung, CC BY-SA 4.0

Bandlücke

"Die Bandlücke bezieht sich auf die Energiedifferenz zwischen der Oberseite des Valenzbandes und der Unterseite des Leitungsbandes in einem Isolator und einem Halbleiter."

- Dies ist ein Energiebereich für Festkörper, in dem keine Elektronenzustände existieren können.

Verbotene Lücke

- In einem Festkörper kann der Energiebereich als ein Elektron im Festkörper ein Energieband haben, und ein Energiebereich, den er möglicherweise nicht hat, wird als verbotene Lücke bezeichnet.

Volant Band und Conduction Band

In festen Zuständen sind das Valenzband und die Leitungsbänder die Bänder, die dem Fermi-Niveau am nächsten liegen (eine mit µ bezeichnete thermodynamische Größe) und die elektrische Leitfähigkeit der Feststoffe bestimmen.

Um einen Transistor aufzubauen, benötigen wir zwei Arten von Halbleitern:

1. Eigenhalbleiter

• - Materialien sind in reiner Form
• - Geringe elektrische Leitfähigkeit
• - Anzahl der freien Elektronen im Leitungsband = Anzahl der Löcher im Valenzband
• - Die elektrische Leitfähigkeit wird durch die Temperatur beeinflusst.

2. Extrinsischer Halbleiter

Extrinsische Halbleiter werden in zwei weitere Typen unterteilt

• n-Typ
• p-Typ

• - Mit p- und n-Dotierstoffen dotiertes unreines Material
• - Die Anzahl der Löcher und Elektronen ist nicht gleich
• - Hohe elektrische Leitfähigkeit
• - Verunreinigungen wie Sb, P, ln, Bi sind mit Silizium- und Germaniumatomen dotiert.

Direkte und indirekte Bandlücke

In der Halbleiterelektronik kann die Bandlücke eines Halbleiters wie folgt in Grundformen eingeteilt werden:

• Direkte Bandlücke
• Indirekte Bandlücke.

Abhängig von den Bandstrukturen weisen Substanzen eine direkte oder indirekte Bandlücke auf.

• Die direkte Bandlücke tritt auf, wenn der Impuls des Niedrigenergieniveaus aus dem leitenden Bereich und des Hochenergieniveaus aus dem Valenzbereich ähnlich ist.
• Die direkte Bandlücke tritt auf, wenn der Impuls des Niedrigenergieniveaus aus dem leitenden Bereich und des Hochenergieniveaus aus dem Valenzbereich nicht ähnlich ist.
• Wenn ein Elektron genügend Energie hat, können sie das leitende Band erreichen. Dabei werden Photonen emittiert.  
• Für ein indirektes Bandlückenmaterial wurden sowohl Photon als auch Phonon in einen Übergang vom oberen Valenzband oben zum unteren Leitungsband einbezogen.

Der Max-Energie-Zustand im Valenzband und der Min-Energie-Zustand im Leitungsband werden durch den k-Vektor der Brillouin-Zonen oder einen bestimmten Kristallimpuls unterschieden. Falls die k-Vektoren unterschiedlich sind, weist die Substanz eine „indirekte Lücke“ auf. Die Bandlücke ist als direkt bekannt, wenn die Kristallbewegung von Löchern und Elektronen in den Leitungs- und Valenzbändern gleich ist; ein e^- könnte ein Photon emittieren. Ein Photon kann nicht innerhalb einer „indirekten“ Lücke emittiert werden, da das Elektron eine Zwischenlücke passieren und den Impuls in das Kristallgitter übertragen muss.

Was ist Halbmetallmaterial?

Bei bestimmten Substanzen mit direkter Lücke ist der Wert der Differenz negativ. Solche Substanzen nennt man Halbmetalle.

Moos-Burstein-Effekt

Der Moss-Burstein-Effekt oder die Burstein-Moss-Verschiebung ist das Wunderkind, bei dem die Bandlücke eines Halbleiters zunehmen kann.

• Dies wird für eine entartete Elektronenverteilung oder in einer Variante von Halbleitern beobachtet.  
• Laut Moss-Burstein-Verschiebung beträgt die Bandlücke

Scheinbare Bandlücke = tatsächliche Bandlücke + Moss-Burstein-Verschiebung

In angeblich dotierten Halbleitern liegt der Fermi-Pegel zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband.

Beispielsweise besiedeln sich in einem Halbleiter vom n-Typ mit zunehmender Dotierungskonzentration Elektronen in den Leitungsbereichen, die das Fermi-Niveau zu einer Markierung mit höherer Energie zwingen.

Das Fermi-Niveau liegt im Leitungsband für eine entartete Dotierung. Paulis Ausschlussprinzip verbietet die Anregung dieser vorbesetzten Zustände. Somit ist offenbar eine Vergrößerung der Bandlücke zu beobachten.

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Soumali Bhattacharya

Hallo, ich bin Soumali Bhattacharya. Ich habe einen Master in Elektronik gemacht.
Ich bin derzeit im Bereich Elektronik und Kommunikation investiert.
Meine Artikel konzentrieren sich in einem sehr einfachen, aber informativen Ansatz auf die Hauptbereiche der Kernelektronik.
Ich bin ein lebhafter Lerner und versuche, mich über die neuesten Technologien im Bereich der Elektronik auf dem Laufenden zu halten.

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