Selitä lyhyesti.

1. Anna esimerkki alkuaineesta, joka on puolijohde. Millainen on puolijohteen ulkoelektronirakenne?
2. n- ja p-tyypin puolijohteen valmistus
3. Tyhjennysalue diodissa
4. Kynnysjännite

Ratkaisu

a. Pii ja germanium ovat esimerkkeja puolijohteista. Puolijohteella on neljä ulkoelektronia.

b. Puhtaassa puolijohteessa ei ole vapaita varauksen kuljettajia riittävästi. Puolijohteet ovat 14. ryhmän alkuaineita. Puolijohteita seostetaan 13. ryhmän alkuaineella, joilla on kolme ulkoelektronia. Syntyy p-tyypin puolijohde. p-tyypin puolijohteessa on yhden elektronin paikka täyttämättä, kun 13. ja 14. ryhmän aineet muodostavat sidoksen. 15. ryhmän alkuaineella on viisi ulkoelektronia. Kun puhdasta puolijohdetta seostetaan 15. ryhmän alkuaineella, syntyy n-tyypin puolijohde. n-tyypin puolijohteessa yksi elektroni jää vapaaksi elektroniksi, kun 14. ja 15. ryhmän aineet muodostavat sidoksen.

c. Tyhjennysalue syntyy, kun p- ja n-tyypin puolijohteet liitetään toisiinsa. n-tyypin vapaat elektronit täyttävät p-tyypin puolen aukot. Syntyy alue, jossa ei ole varauksen kuljettajia. Aluetta kutsutaan tyhjennysalueeksi. 

d. Kun n-tyypin puolelta siirtyy pois elektroneja, syntyy n-tyypin puolelle positiivinen varaus. Vastaavasti p-tyypin puolelle syntyy negatiivinen varaus. Tyhjennysalueen eri puolet ovat eri potentiaalissa. Tyhjennys alueella on jännite, jota kutsutaan kynnysjännitteeksi.