Principal diferença
A principal diferença entre semicondutor intrínseco e semicondutor extrínseco é que o semicondutor intrínseco é o tipo puro de semicondutor, enquanto o semicondutor extrínseco inclui impurezas.
Semicondutor intrínseco vs. Semicondutor extrínseco
Um semicondutor intrínseco é reconhecido como o tipo mais puro de semicondutor. Por outro lado, quando impurezas são adicionadas em pequenas quantidades no semicondutor, o semicondutor é conhecido como semicondutor extrínseco; Devido à adição de impurezas em semicondutores extrínsecos, eles têm melhor condutividade do que os semicondutores intrínsecos.
Os semicondutores intrínsecos também podem ser reconhecidos como semicondutores do tipo io ou semicondutores não dopados. Por outro lado, o semicondutor extrínseco também é reconhecido como um semicondutor dopado. Um semicondutor intrínseco não se divide em nenhum tipo, enquanto; Os semicondutores extrínsecos são divididos em semicondutores do tipo p e semicondutores do tipo n.
Nos semicondutores intrínsecos, os elétrons presentes na banda de condução e os buracos presentes na banda de valência são iguais em número. Por outro lado, elétrons e buracos não são iguais em número em semicondutores extrínsecos; os elétrons são a maioria em um semicondutor tipo n, e as lacunas são a maioria em um semicondutor tipo p.
Em semicondutores intrínsecos, o centro da lacuna de energia proibida tem o nível de energia de Fermi. Por outro lado, no semicondutor extrínseco tipo n, o nível de Fermi está presente próximo ao fundo da banda de condução, enquanto no semicondutor extrínseco tipo p está próximo ao topo da base de valência.
Em semicondutores intrínsecos, há um pequeno intervalo entre a banda de valência e a condução. Por outro lado, o semicondutor extrínseco tem um gap de energia maior do que o semicondutor intrínseco. A condução de semicondutores intrínsecos depende da temperatura, enquanto a condução de semicondutores extrínsecos depende da temperatura e concentração da impureza dopada.
Exemplos de semicondutores intrínsecos são Si e Ge etc. Por outro lado, exemplos de semicondutores extrínsecos são GaAs, GaP, etc.
Quadro comparativo
O que é semicondutor intrínseco?
A palavra «intrínseco» significa «puro». Assim, o semicondutor intrínseco é um semicondutor puro sem nenhum elemento de dopagem ou impureza presente nele. Este tipo de semicondutor também é reconhecido como semicondutor tipo io ou semicondutor não dopado. É por isso que o número de portadores de carga é baseado nas propriedades do material, mas não no número de impurezas.
Nos semicondutores intrínsecos, os elétrons presentes na banda de condução e os buracos presentes na banda de valência são iguais em número. Aqui os buracos são denotados p e os elétrons são denotados n, então em um semicondutor intrínseco n = p. Neste tipo de semicondutores, a condutividade elétrica depende dos defeitos cristalográficos ou mesmo da excitação eletrônica.
Em semicondutores intrínsecos, o centro do gap de energia proibido mostra o nível de energia de Fermi. Há uma pequena lacuna entre a banda de valência e a condução. Em baixas temperaturas, os elétrons não são altamente excitados para atingir um estado de energia mais alto. Assim, os elétrons permanecem na banda de valência sem apresentar nenhum movimento em direção à banda de condução. Com o aumento da temperatura, os elétrons ficam excitados e atingem a banda de condução da banda de valência resultando em fluxo de corrente.
Na tabela periódica, os elementos do grupo IV formam semicondutores intrínsecos. No entanto, germânio e silício desempenham seu papel como semicondutores intrínsecos, exigindo apenas uma pequena quantidade de energia para quebrar a ligação covalente. Tanto o silício quanto o germânio têm estruturas semelhantes a diamantes. Ambos têm quatro elétrons de valência. Cada átomo liga um de seus elétrons de valência aos quatro átomos vizinhos na forma cristalina. Esses pares de elétrons compartilhados formam uma ligação de valência ou ligação covalente.
Com o aumento da temperatura, os elétrons de valência ganham mais energia. Devido a essa energia, eles quebram a ligação covalente e causam um aumento na condutividade do elemento. Aqui, apenas alguns átomos são ionizados pela energia térmica. Essa ionização causa a formação de uma vacância na ligação.
Devido à energia térmica, quando um elétron com carga –q é excitado, ele rompe a ligação causando uma vacância com carga +q ali. Esta vacância com carga eletrônica positiva atua como um buraco. Esses buracos também atuam como partículas livres, mas com carga positiva. Em semicondutores intrínsecos ou não dopados, os elétrons livres são iguais em número aos buracos, e esse fenômeno é conhecido como concentração de portadores intrínsecos.
O que é semicondutor extrínseco?
Um semicondutor extrínseco é um tipo de semicondutor que foi dopado com quaisquer oligoelementos ou impurezas durante sua fabricação. Os elementos adicionados nele são conhecidos como agentes de dopagem, e esse processo é conhecido como agente de dopagem. Portanto, o semicondutor extrínseco também é chamado de semicondutor dopado. Tais semicondutores têm melhor condutividade devido à adição de impurezas neles. Assim, o número de portadores de carga é baseado nas propriedades exibidas pelo material e as impurezas adicionadas nele.
O semicondutor extrínseco apresenta um gap de energia maior. Sua condução é baseada na temperatura e concentração da impureza dopada. Além disso, elétrons e buracos não são iguais em número em semicondutores extrínsecos.
Ao dopar um material, deve-se ter em mente que a quantidade de impureza misturada no material não deve afetar a estrutura de rede do semicondutor. Para chegar a este ponto, o tamanho dos átomos semicondutores e do dopante deve ser igual. Por exemplo, cristais de silício e germânio misturam-se com trivalentes (3 valências) e pentavalentes (5 valências) porque têm o mesmo tamanho de cristal.
Tipos
- Semicondutores tipo n: Esses tipos de semicondutores são obtidos quando semicondutores puros são misturados com elementos pentavalentes (valência 5). Quando o silício é misturado com elementos pentavalentes, quatro de seus elétrons se ligam a quatro átomos de silício vizinhos formando uma ligação com eles. Mas o quinto elétron permanecerá frouxamente ligado ao átomo pai. Então, para liberar esse elétron, a energia de ionização necessária é muito baixa. É por isso que esse elétron fracamente ligado pode viajar na rede mesmo à temperatura ambiente. Por exemplo, a energia de ionização necessária para o silício à temperatura ambiente é de cerca de 1,1 eV. Mas, depois de adicionar uma impureza pentavalente a ela, essa energia cairá para 0,05 eV.
- Semicondutor tipo P: Um semicondutor tipo p é formado quando semicondutores puros são misturados com agentes de dopagem trivalentes (valência 3). Por exemplo, com a adição de um elemento trivalente a um átomo de silício, três de seus elétrons formarão uma ligação com três de seus átomos de silício vizinhos. Mas não há elétrons livres para formar uma ligação com o quarto átomo de silício. Esse processo causa a formação de uma vacância ou buraco entre o quarto átomo de silício e o trivalente. Então, um elétron da órbita externa do átomo vizinho saltará para preencher esse buraco. Esse salto do elétron criará um buraco no local de sua presença. Em outras palavras, para dirigir, um buraco está disponível.
Principais diferenças
- Um semicondutor puro sem quaisquer elementos de dopagem presentes nele é conhecido como semicondutor intrínseco, enquanto um semicondutor que foi dopado com quaisquer oligoelementos ou agentes de dopagem durante sua fabricação é conhecido como semicondutor extrínseco.
- Os semicondutores intrínsecos também são conhecidos como semicondutores do tipo io ou semicondutores não dopados. Por outro lado, o semicondutor extrínseco também é chamado de semicondutor dopado.
- Os semicondutores intrínsecos têm baixa condutividade. Pelo contrário, os semicondutores extrínsecos têm melhor condutividade devido à adição de impurezas neles.
- Os semicondutores intrínsecos não são divididos em nenhum tipo; Por outro lado, os semicondutores extrínsecos são divididos em semicondutores do tipo p e semicondutores do tipo n.
- Em semicondutores intrínsecos, o centro da lacuna de energia proibida tem o nível de energia de Fermi. Por outro lado, no semicondutor extrínseco do tipo n, o nível de Fermi está presente próximo ao fundo da banda de condução, enquanto está próximo ao topo da base de valência no tipo p.
- Há um pequeno gap entre a banda de valência e a condução em um semicondutor intrínseco, enquanto o semicondutor extrínseco tem um gap de energia maior.
- A condução de semicondutores intrínsecos depende da temperatura; por outro lado, a condução do semicondutor extrínseco depende da temperatura e concentração da impureza dopada.
- Em um semicondutor intrínseco, os elétrons presentes na banda de condução e os buracos presentes na banda de valência são iguais em número, enquanto os elétrons e buracos não são iguais em número em semicondutores extrínsecos. Os elétrons são a maioria em um semicondutor do tipo n, e os buracos são a maioria em um semicondutor do tipo p.
- Exemplos de semicondutores intrínsecos são Si e Ge etc. Por outro lado, exemplos de semicondutores extrínsecos são GaAs, GaP, etc.
Conclusão
A discussão acima resume que o semicondutor intrínseco é um tipo de semicondutor puro sem quaisquer impurezas adicionadas, por exemplo, silício ou germânio, etc. Por outro lado, o semicondutor extrínseco é um tipo de semicondutor impuro com os agentes de dopagem ou impurezas adicionados, por exemplo GaP ou GaAs etc.