1. บทที่ 1
สารกึ่งตัวนำา
Semi conductor

2. กึ่งตัวนำากึ่งตัวนำา (Semi Conductor)(Semi Conductor)
หมายถึงสารที่มีค่าความนำาจำาเพาะ(σ ;
conductivity) หน่วย [S/m] หรือความต้านทาน
จำาเพาะ (ρ ; Resistivity) หน่วย [Ωm] อยู่ระหว่าง
ค่าของ “ฉนวน” และ “ตัวนำา”

3. ช่วงค่าความนำา
จำาเพาะของสาร
วงของวงของ Semi-conductorSemi-conductor อยู่ประมาณอยู่ประมาณ
10 –7
S/m < σ (Semi-
conductor) < 10
5
S/m

4.  ปริมาณของประจุที่เคลื่อนไหวอย่าง
เป็นอิสระในสาร
Cu = 8.5 x 10
22
free electron/cm
3
Ge = 2.5 x 10
13
free electron/cm
3
สารจะเป็นตัวนำาได้ดีหรือเลว ขึ้น
อยู่กับองค์ประกอบ
 การคล่องตัวในการเคลื่อนที่ของประจุอิสระในสาร

5. 2. โครงสร้าง
ของตัวนำา
รูป โครงสร้างอะตอม
ของทองแดง

6. * วาเลนซ์อิเล็กตรอน(Valence electron) หมาย
ถึง อิเล็กตรอนที่อยู่วงโคจรนอกสุด
รูป การเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอน

7. * Free electron หมายถึงวาเลนซ์อิเล็กตรอนที่
เคลื่อนที่อิสระระหว่างอะตอม
รูป ทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
เมื่อได้รับไบอัส

8. 3. โครงสร้างของ
สารกึ่งตัวนำา
รูป แสดงการจับตัวของ
ธาตุ (Element) ที่มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำา
ประกอบด้วยวาเลนซ์อิเล็กตรอน จำานวน 4 ตัว เช่น
สารเยอร์มันเนียม(Ge) และสารซิลิกอน(Si)
Ge :- 2 : 8 :
18 : 4Si :- 2 :
8 : 4

9.  Co-Valence หมายถึง การที่อะตอมแต่ละ
ตัวจะแบ่ง Valence electron กับอะตอมข้าง
เคียงรอบ ๆ ตัว เพื่อให้ Valence electron
ครบ 8 ตัว ที่อุณหภูมิ (T) = 0° K ไม่มี free electron
ใน Ge ทำาให้เป็น “ฉนวน” เมื่ออุณหภูมิ (T) สูงขึ้น (เช่นที่อุณหภูมิห้อง
 300° K ) พลังความร้อนที่ Valence
electron ได้รับเพียงพอทำาให้ Electron
บางตัวหลุดจาก Valence bond ไป เป็น
Free electron
 ตำาแหน่งที่ Electron หลุดไป เรียกว่า Hole
 Hole สามารถถือเป็นประจุบวก ( + ) ได้

10.  ทิศทางการเคลื่อนที่ของ Hole และ Free
electron มีทิศทางตรงข้ามกัน
 กระแสที่เกิดขึ้นเป็นผลจากการเคลื่อนที่ของ
Free electron และ Hole
 จำานวน Free electron เท่ากับ Hole
 เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะทำาให้ความนำาจำาเพาะ
ตำ่าลง
 สารกึ่งตัวนำาที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุ
เดียวกันทั้งก้อนเรียกว่า “Intrinric
material”

11. รูป การเคลื่อนที่ของโฮลและอิเล็กตรอน
ในสารกึ่งตัวนำา

12. 4. การสร้างสารกึ่งตัวนำาแบบชนิด พี และ
เอ็น (Extrinric Material)
รูป แสดงการสร้างสารกึ่ง
ตัวนำาชนิดพี และเอ็น

13. 5. สารกึ่งตัวนำาชนิดเอ็น
(N-type Material)
รูป สารกึ่งตัวนำาที่เติมสารเจือปนที่มีวาเลนซ์
อิเล็กตรอน 5 ตัว

14. รูป แสดงการจับตัวของสาร
กึ่งตัวนำาชนิดเอ็น

15.  การเติม Donor Atoms ทำาให้ Free
electron สูงขึ้น
 Free electron มีจำานวนมากกว่า Hole
 Free electron เป็นตัวหลักในการนำา
กระแสให้ N-type Material
 Free electron จึงเรียกว่าเป็น “พาหะ
ข้างมาก” (Majority carriers)
 Hole จึงเรียกว่าเป็น “พาหะข้างน้อย”
(Minority carriers)

16. รูป แสดงการจับตัวของสาร
กึ่งตัวนำาชนิดเอ็น

17. 6. สารกึ่งตัวนำาชนิดพี (P-
type Material)
รูป สารกึ่งตัวนำาที่เติมสารเจือปนที่มีวาเลนซ์
อิเล็กตรอน 3 ตัว

18. รูป แสดงการจับตัวของสาร
กึ่งตัวนำาชนิดพี

19.  Acceptor atoms ทำาให้ Hole สูงขึ้น
 Hole มีจำานวนมากกว่า Free electron
 Hole ใน P-type เรียกว่า “พาหะข้างมาก”
(Majority carriers)
 Free electron ใน N-type เรียกว่า “พาหะ
ข้างน้อย” (Minority carriers)

20. รูป การเคลื่อนที่ของโฮลและอิเล็กตรอน
ในสารกึ่งตัวนำาชนิดพี