Półprzewodniki

Krzem jest najczęściej używanym półprzewodnikiem

Jakie są półprzewodniki lub materiały półprzewodników?

półprzewodniki lub materiały półprzewodników Są to elementy, które selektywnie wykonują funkcję sterowników lub izolatorów, w zależności od warunków zewnętrznych, na które są one poddane, takie jak temperatura, ciśnienie, promieniowanie i pola magnetyczne lub elektryczne.

W okresowej tabeli 14 Elementy półprzewodników są obecne, wśród których wyróżniają się krzemion, germanio, selen. Półprzewodniki to krystaliczne ciśnie stałe o średniej przewodności elektrycznej, dzięki czemu można je stosować podwójnie jako kierowca i izolator.

Jeśli są używane jako przewody, w warunkach pewne warunki pozwalają na krążenie prądu elektrycznego, ale tylko w pewnym sensie. Ponadto nie mają tak wysokiej przewodności, jak w przypadku metali przewodzących.

Półprzewodniki są stosowane w zastosowaniach elektronicznych, szczególnie do produkcji komponentów, takich jak tranzystory, diody i obwody zintegrowane. Są one również używane jako akcesoria lub suplementy czujników optyczny.

Obecnie ten rodzaj elementów jest wykorzystywany do rozwoju technologicznego w dziedzinie telekomunikacji, kontroli sygnałów i przetwarzania, zarówno w zastosowaniach krajowych, jak i przemysłowych.

Rodzaje półprzewodników

Istnieją różne rodzaje materiałów półprzewodników, w zależności od zanieczyszczeń, które przedstawiają i ich fizyczna reakcja na różne bodźce środowiska.

Wewnętrzne półprzewodniki

Są to elementy, których struktura molekularna składa się z jednego rodzaju atomu. Wśród tego rodzaju wewnętrznych półprzewodników jest krzem i german.

Struktura molekularna wewnętrznych półprzewodników jest czworościenna; to znaczy ma kowalencyjne wiązania między czterema otaczającymi atomami, jak przedstawiono na poniższym obrazku.

Każdy atom wewnętrznego półprzewodnika ma 4 elektrony walencyjne; to znaczy 4 elektrony krążące krążące w najbardziej zewnętrznej warstwie każdego atomu. Z kolei każdy z tych elektronów tworzy połączenia z sąsiednimi elektronami.

W ten sposób każdy atom ma 8 elektronów w najbardziej powierzchownej warstwie, która tworzy solidny związek między elektronami i atomami, które tworzą sieć krystaliczną.

Z powodu tej konfiguracji elektrony nie łatwo się poruszają w strukturze. Zatem w standardowych warunkach wewnętrzne półprzewodniki zachowują się jako izolator.

Może ci służyć: 7 zabawek, które działają z najbardziej wybitnym ciepłem

Jednak przewodność wewnętrznego półprzewodnika wzrasta, gdy wzrasta temperatura, ponieważ niektóre elektronami walencyjna pochłaniają energię cieplną i oddzielają się od wiązań.

Te elektrony stają się wolnymi elektronami, a jeśli są odpowiednio kierowane przez różnicę potencjału elektrycznego, mogą przyczynić się do krążenia prądu w sieci krystalicznej.

W tym przypadku wolne elektrony przeskakują do pasma napędowego i są skierowane na dodatni biegun potencjalnego źródła (na przykład bateria).

Ruch elektronów Walencji indukuje próżnię w strukturze molekularnej, co przekłada się na efekt podobny do tego, który spowodowałby dodatnie obciążenie na systemie, więc są uważane za dodatnie nośniki obciążenia.

Następnie występuje odwrotny efekt, ponieważ niektóre elektrony mogą spaść z pasma napędowego do warstwy Walencji, która uwalnia energię w procesie, która nazywa się rekombinacją.

Zewnętrzne półprzewodniki

Powstają one przez włączenie zanieczyszczeń w wewnętrznych przewodach; to znaczy poprzez włączenie elementów trójwartościowych lub pentaawalent.

Proces ten jest znany jako doping i ma na celu zwiększenie przewodności materiałów, poprawa ich właściwości fizycznych i elektrycznych.

Zastępując wewnętrzny atom półprzewodników atomem innego komponentu, można uzyskać dwa typy zewnętrznych półprzewodników.

Typ półprzewodnikowy p

W tym przypadku zanieczyszczenie jest trójwartościowym elementem półprzewodników; to znaczy z trzema (3) elektronami w warstwie walencyjnej.

Elementy intruzowe w strukturze nazywane są elementami domieszkowymi. Przykładami tych elementów półprzewodników typu P są bor (B), galu (GA) lub indyjski (IN).

Brak elektronu Valencia w celu utworzenia czterech kowalencyjnych wiązań wewnętrznego półprzewodnika, półprzewodnik typu p ma próżnię w brakującym łącze.

Powyższe sprawia, że ​​przejście elektronów, które nie należą do sieci krystalicznej przez ten dodatni nośnik ładunkowy.

Ze względu na dodatnie obciążenie łącza wiązania, ten rodzaj przewodów jest wywoływany z literą „P”, a zatem są uznawane za akceptory elektronów.

Przepływ elektronów przez otwory wiązań wytwarza prąd elektryczny, który krąży w przeciwnym kierunku do prądu pochodzącego z wolnych elektronów.

Może Ci służyć: Schemat blokowy danych

Półprzewodnik typu n

Element intruza w konfiguracji jest podawany przez elementy pentavalent; to znaczy ci, którzy mają pięć (5) elektronów w paśmie Valencia.

W takim przypadku zanieczyszczenia, które są włączone do wewnętrznego półprzewodnika, są elementami takimi jak fosfor (P), antymon (SB) lub arsen (AS).

Dopanty mają dodatkowy elektron Valencia, który nie ma kowalencyjnej wiązania do przyłączenia, automatycznie może się poruszać przez sieć krystaliczną.

Tutaj prąd elektryczny krąży przez materiał dzięki nadwyżce wolnych elektronów dostarczanych przez domopante. Dlatego półprzewodniki typu N są uważane za dawców elektronów.

Charakterystyka półprzewodników

Półprzewodniki charakteryzują się podwójną funkcjonalnością, wydajnością energetyczną, różnorodnością zastosowań i niskim kosztem. Najwybitniejsze cechy półprzewodników zostały szczegółowo opisane poniżej:

• Twoja odpowiedź (kierowca lub izolacja) może się różnić w zależności od wrażliwości elementu na oświetlenie, pola elektryczne i pola magnetyczne środowiska.
• Jeśli półprzewodnik zostanie poddany niskiej temperaturze, elektrony pozostaną zjednoczone w paśmie Valencia, a zatem wolne elektrony nie powstają w celu krążenia prądu elektrycznego. Z drugiej strony, jeśli półprzewodnik jest narażony na wysokie temperatury, wibracje cieplne mogą wpływać na solidność kowalencyjnych wiązań atomów elementu, które są wolnymi elektronami do przewodnictwa elektrycznego.
• Przewodność półprzewodników różni się w zależności od odsetka zanieczyszczeń lub elementów domieszkowania w wewnętrznym półprzewodniku. Na przykład, jeśli 10 atomów boru jest objętych milionem atomów krzemowych, proporcja ta zwiększa przewodność związku tysiąc razy, w porównaniu z przewodnictwem krzemu w czystym stanie.
• Przewodnictwo półprzewodników zmienia się w odstępie między 1 a 10^-6 S.cm^-1, W zależności od rodzaju zastosowanego pierwiastka chemicznego.
• Kompozytowe lub zewnętrzne półprzewodniki mogą prezentować właściwości optyczne i elektryczne znacznie wyższe niż właściwości wewnętrznych półprzewodników. Przykładem tego aspektu jest galus arseniuro (GAAS), głównie stosowany w częstotliwości radiowej i innych zastosowaniach aplikacji optolektronicznych.

Zastosowania półprzewodnikowe

Sprzęt AGD

Półprzewodniki są obecne w urządzeniach elektronicznych, których używamy w naszym codziennym życiu, jako sprzęt linii brązowej, taki jak telewizory, odtwarzacze wideo, sprzęt dźwiękowy; komputery i telefony komórkowe.

Może ci służyć: programowanie dynamiczne: cechy, przykład, zalety, wady

elektronika

Półprzewodniki są szeroko stosowane jako surowiec w montażu elementów elektronicznych, które są częścią naszego codziennego życia, takie jak obwody zintegrowane.

Jednym z głównych elementów zintegrowanego obwodu są tranzystory. Urządzenia te spełniają funkcję dostarczania sygnału wyjściowego (oscylacyjnego, wzmocnionego lub naprawionego) zgodnie z określonym sygnałem wejściowym.

Diody obwodów elektronicznych

Ponadto półprzewodniki są również podstawowym materiałem diod stosowanych w obwodach elektronicznych, aby umożliwić przejście prądu elektrycznego w jednym sensie.

W przypadku projektowania diod powstaje guma zewnętrznych półprzewodników typu P i typu N. Podczas przemiennych przewoźników i dawców elektronów aktywowany jest mechanizm równowagi między obiema obszarami.

Zatem elektrony i otwory obu obszarów są zintegrowane i uzupełnione w razie potrzeby. Dzieje się tak na dwa sposoby:

• Występuje przeniesienie elektronów strefy N typu Z. Strefa N nosi głównie pozytywną strefę obciążenia.
• Przedstawiono etap nośników elektronów ze strefy P do strefy typu N. Strefa P nabiera głównie obciążenia ujemnego.

Wreszcie ustanawiane jest pole elektryczne, które indukuje krążenie prądu w jednym sensie; to znaczy od strefy N do strefy p.

Inne urządzenia

Ponadto, stosując kombinacje wewnętrznych i zewnętrznych półprzewodników.

Ten typ aplikacji ma zastosowanie w zintegrowanych obwodach, takich jak układy mikroprocesowe, które obejmują znaczną ilość energii elektrycznej.

Przykłady półprzewodników

Krzem

Najczęściej stosowanym półprzewodnikiem w przemyśle elektronicznym jest krzem (SI). Materiał ten jest obecny w urządzeniach, które składają się na zintegrowane obwody, które są częścią naszych codziennych.

Stopy Germanio i Silikon

Stopy Germanio i Silicio (SIGE) są stosowane w obwodach zintegrowanych o wysokiej prędkości dla radarów i wzmacniaczy instrumentów elektrycznych, takich jak gitary elektryczne.

Gali Arseniuro

Innym przykładem półprzewodnika jest galu arseniuro (GAAS), powszechnie stosowany w wzmacniaczach sygnałowych, w szczególności o wysokim wzmocnieniu i niskim hałasu.