Η βασική διαφορά μεταξύ εκφυλισμένων και μη εκφυλισμένων ημιαγωγών είναι ότι στους εκφυλισμένους ημιαγωγούς, η έγχυση ηλεκτρονίων ή οπών είναι δυνατή μόνο από το ενεργειακό επίπεδο Fermi, ενώ οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί μπορούν να προκαλέσουν το σχηματισμό δύο τύπων επαφών σε οργανικό υλικό.
Οι ημιαγωγοί είναι υλικά με τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας που εμπίπτει μεταξύ της αγωγιμότητας των αγωγών και των μονωτών. Οι εκφυλισμένοι ημιαγωγοί είναι ένας τύπος ημιαγωγών στους οποίους μπορεί να παρατηρηθεί υψηλό επίπεδο ντόπινγκ, με αποτέλεσμα ο ημιαγωγός να λειτουργεί ως μέταλλο παρά ως ημιαγωγός.
Τι είναι οι εκφυλισμένοι ημιαγωγοί;
Οι εκφυλισμένοι ημιαγωγοί είναι ένας τύπος ημιαγωγών στους οποίους μπορεί να παρατηρηθεί υψηλό επίπεδο ντόπινγκ, με αποτέλεσμα ο ημιαγωγός να λειτουργεί ως μέταλλο παρά ως ημιαγωγός. Σε αντίθεση με άλλους τύπους, αυτός ο τύπος ημιαγωγών δεν υπακούει στο νόμο της δράσης μάζας (ο νόμος της δράσης μάζας σχετίζεται με την εγγενή συγκέντρωση φορέα με τη θερμοκρασία και το διάκενο ζώνης).
Εικόνα 01: Ντόπινγκ ημιαγωγών
Όταν εξετάζεται ένα μέτριο επίπεδο ντόπινγκ, τα άτομα πρόσμιξης δημιουργούν μεμονωμένα επίπεδα ντόπινγκ που θεωρούνται εντοπισμένες καταστάσεις με την ικανότητα να δωρίζουν ηλεκτρόνια ή οπές μέσω θερμικής προώθησης είτε σε ζώνες αγωγιμότητας είτε σε ζώνες σθένους. Όταν το επίπεδο ακαθαρσίας είναι αρκετά υψηλό, τα μεμονωμένα άτομα που συνεισφέρουν στην ακαθαρσία μπορούν να πλησιάσουν αρκετά, γεγονός που προκαλεί τη συγχώνευση των επιπέδων ντόπινγκ σε μια άλλη ζώνη ακαθαρσιών. Εδώ, η συμπεριφορά ενός τέτοιου συστήματος παύει να δείχνει τα τυπικά χαρακτηριστικά ενός ημιαγωγού. Για παράδειγμα, μια αύξηση στην αγωγιμότητα του συστήματος μπορεί να συμβεί με την άνοδο της θερμοκρασίας.
Ωστόσο, ένας εκφυλισμένος ημιαγωγός έχει λιγότερους φορείς σε σύγκριση με το πραγματικό μέταλλο. Επομένως, η συμπεριφορά είναι ενδιάμεση μεταξύ ενός ημιαγωγού και ενός μετάλλου.
Τι είναι οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί;
Οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί είναι ένας τύπος ημιαγωγών που περιέχουν μέτρια επίπεδα ντόπινγκ και τα άτομα προσμίξεων είναι καλά διαχωρισμένα μεταξύ τους με αμελητέες αλληλεπιδράσεις. Επιπλέον, τα άτομα πρόσμιξης παρουσιάζουν ξεχωριστά επίπεδα ενέργειας και αυτά συνήθως σχηματίζονται κάτω από το άκρο της ζώνης αγωγιμότητας ή πάνω από το άκρο της ζώνης σθένους.
Στις ενώσεις συντονισμού, κατά την προσκόλληση προσδεμάτων, το ιόν του μεταβατικού στοιχείου δεν απομονώνεται πλέον. Επομένως, ο δοτικός δεσμός από τους συνδέτες έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση των πέντε d τροχιακών σε δύο σύνολα. Η ενέργεια αυτών των δύο συνόλων δεν είναι ίση. Επομένως, μπορούμε να τα περιγράψουμε ως μη εκφυλισμένα τροχιακά.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του εκφυλισμένου και του μη εκφυλισμένου ημιαγωγού;
Οι ημιαγωγοί είναι υλικά με αγωγιμότητα που βρίσκεται μεταξύ ενός αγωγού και ενός μη αγωγού. Η βασική διαφορά μεταξύ εκφυλισμένων και μη εκφυλισμένων ημιαγωγών είναι ότι στους εκφυλισμένους ημιαγωγούς, η έγχυση ηλεκτρονίων ή οπών είναι δυνατή μόνο από το ενεργειακό επίπεδο Fermi, ενώ οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί μπορούν να προκαλέσουν το σχηματισμό δύο τύπων επαφών με οργανικό υλικό.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ εκφυλισμένων και μη εκφυλισμένων ημιαγωγών σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Εκφυλισμένος εναντίον μη εκφυλισμένου ημιαγωγού
Οι εκφυλισμένοι ημιαγωγοί είναι ένας τύπος ημιαγωγών στους οποίους μπορεί να παρατηρηθεί υψηλό επίπεδο ντόπινγκ, καθιστώντας τις λειτουργίες τους παρόμοιες με αυτές των μετάλλων. Οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί είναι ένας τύπος ημιαγωγών που περιέχουν μέτρια επίπεδα ντόπινγκ όπου τα άτομα προσμίξεων είναι καλά διαχωρισμένα μεταξύ τους με αμελητέες αλληλεπιδράσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ εκφυλισμένων και μη εκφυλισμένων ημιαγωγών είναι ότι στους εκφυλισμένους ημιαγωγούς, η έγχυση ηλεκτρονίων ή οπών είναι δυνατή μόνο από το ενεργειακό επίπεδο Fermi, ενώ οι μη εκφυλισμένοι ημιαγωγοί μπορούν να προκαλέσουν το σχηματισμό δύο τύπων επαφών με οργανικό υλικό.
