puslaidininkiai

Fizinis

2022

Mes paaiškiname, kas yra elektrinis puslaidininkis, jo rūšys, pritaikymas ir pavyzdžiai. Be to, laidžios ir izoliacinės medžiagos.

Plačiausiai naudojamas puslaidininkis yra silicis.

Kas yra puslaidininkis?

Puslaidininkiai yra medžiagos, galinčios veikti kaip elektros laidininkai arba kaip elektros izoliatoriai, priklausomai nuo fizinių sąlygų, kuriomis jie yra. Šios sąlygos paprastai apima temperatūros ir Slėgis, spinduliuotės dažnis arba intensyvumas elektrinis laukas arba magnetinis laukas kuriam veikiama medžiaga.

Puslaidininkiai sudaryti iš cheminiai elementai labai įvairūs, kurie iš tikrųjų yra kilę iš kitų regionų Periodinė elementų lentelė, tačiau jiems būdingos tam tikros cheminės savybės (dažniausiai jos yra keturiavalentės), kurios suteikia jiems ypatingas elektrines savybes. Šiuo metu plačiausiai naudojamas puslaidininkis yra silicis (Si), ypač pramonėje elektronika ir iš kompiuterija.

Kartu su izoliacinėmis medžiagomis puslaidininkius 1727 m. atrado anglų fizikas ir gamtininkas Stephenas Grėjus (1666-1736), tačiau jų elgesį ir savybes apibūdinančius dėsnius daug vėliau, 1821 m., aprašė garsus vokiečių fizikas Georgas Simonas. (1789-1854).

Puslaidininkių taikymas

Puslaidininkiai yra ypač naudingi elektronikos pramonėje, nes jie leidžia valdyti ir moduliuoti elektros srovė pagal reikiamus šablonus. Dėl šios priežasties įprasta, kad jie naudojami:

  • Tranzistoriai
  • Integrinės grandinės
  • Elektriniai diodai
  • Optiniai jutikliai
  • Kietojo kūno lazeriai
  • Elektrinės pavaros moduliatoriai (kaip elektrinės gitaros stiprintuvas)

Puslaidininkių tipai

Puslaidininkiai gali būti dviejų skirtingų tipų, priklausomai nuo jų reakcijos į fizinę aplinką, kurioje jie yra:

Vidiniai puslaidininkiai

Jie sudaryti iš vieno tipo atomai, sutvarkytas molekules tetraedriniai (ty keturi atomai, kurių valentingumas yra 4) ir jų atomai, sujungti kovalentiniai ryšiai.

Ši cheminė konfigūracija neleidžia judėjimas laisvas nuo elektronų aplink molekulę, išskyrus temperatūros padidėjimą: tada elektronai paima dalį Energija prieinamas ir „peršokti“, paliekant laisvą erdvę, kuri verčiama kaip teigiamas krūvis, kuris savo ruožtu pritrauks naujus elektronus. Šis procesas vadinamas rekombinacija ir suma karštis reikalingos tam priklauso nuo atitinkamo cheminio elemento.

Išoriniai puslaidininkiai

Šios medžiagos leidžia naudoti legiravimo procesą, tai yra, jos leidžia į jų atominę konfigūraciją įtraukti tam tikras priemaišas. Priklausomai nuo šių priemaišų, kurios gali būti penkiavalentės arba trivalentės, puslaidininkinės medžiagos skirstomos į dvi:

  • N tipo išoriniai puslaidininkiai (donorai). Tokio tipo medžiagose elektronų skaičius viršija skylutes arba laisvojo krūvio nešiklius (teigiamo krūvio „erdves“). Kai medžiagai taikomas potencialų skirtumas, laisvieji elektronai juda į kairę medžiagos, o skylės tada į dešinę. Kai skylės pasiekia kraštinę dešinę, elektronai iš išorinės grandinės patenka į puslaidininkį ir vyksta elektros srovės perdavimas.
  • Išoriniai P tipo puslaidininkiai (akceptoriai). Šiose medžiagose pridedamos priemaišos, užuot padidinusios turimų elektronų skaičių, padidina skyles, todėl mes kalbame apie pridėtinę akceptorinę medžiagą, nes elektronų poreikis yra didesnis nei prieinamumas ir kiekviena laisva „erdvė“, į kurią turi patekti elektronas, tarnauja. palengvinti srovės pratekėjimą.

Puslaidininkinių medžiagų pavyzdžiai

Puslaidininkiai tarnauja kaip elektros perdavimo moduliatoriai.

Labiausiai paplitę ir naudojami puslaidininkiai industrija yra:

  • Silicis (Si)
  • Germanis (Ge), dažnai in lydiniai silicio
  • Galio arsenidas (GaAs)
  • Siera
  • Deguonis
  • kadmis
  • Selenas
  • Indijos
  • Kitos cheminės medžiagos, gautos sujungus periodinės lentelės 12 ir 13 grupių elementus su atitinkamais 16 ir 15 grupių elementais.

Laidžios medžiagos

Skirtingai nuo puslaidininkių, kurių elektros laidumo savybės skiriasi, laidžios medžiagos visada yra pasirengusios perduoti elektros, dėl elektroninės jo atomų konfigūracijos. Šis laidumas gali svyruoti ir tam tikru laipsniu paveikti fizinės aplinkos būklės, nes elektros laidumas tai nėra absoliuti.

Laidžių medžiagų pavyzdžiai yra didžioji dauguma metalai (geležis, gyvsidabris, vario, aliuminio ir kt.) ir Vanduo.

Izoliacinės medžiagos

Galiausiai, izoliacinės medžiagos yra tos, kurios priešinasi elektros laidumui, ty neleidžia jai praeiti elektronų ir jie yra naudingi, todėl apsisaugoti nuo elektros, neleisti jai eiti laisvo kurso ar trumpojo jungimo. Izoliatoriai taip pat neizoliuoja šimtu procentų efektyviai, jie turi ribą (gedimo įtampą), kurią viršijus energija yra tokia intensyvi, kad jie negali išlaikyti savo, kaip izoliatorių, būklės ir dėl to bent tam tikru laipsniu perduoti elektros srovės.

Izoliacinių medžiagų pavyzdžiai yra plastmasinis, keramika, stiklas, mediena ir popierius.

!-- GDPR -->