Một chất bán dẫn là gì? bán dẫn kháng

một loại vật liệu bán dẫn là gì? tính năng của nó là gì? tính chất vật lý của chất bán dẫn là gì? Khi họ được xây dựng? tính dẫn điện của bán dẫn là gì? các thuộc tính vật lý mà họ sở hữu là gì?

gọi là chất bán dẫn là gì?

Nó đề cập đến kết tinh vật liệu không dẫn điện rất tốt, cũng như các kim loại. Tuy nhiên, con số này là hơn là chất cách điện. Những đặc điểm này là do số lượng các mạng di động. Nếu chúng ta xem xét, nói chung, có tồn tại gắn bó với các hạt nhân. Tuy nhiên, khi dùng trong một dây dẫn nhiều nguyên tử, ví dụ, antimon, trong đó có một dư thừa của các electron, vị trí này sẽ được sửa chữa. Khi sử dụng indi chuẩn bị các yếu tố có điện tích dương. Tất cả các đặc tính này được sử dụng rộng rãi trong các bóng bán dẫn - thiết bị đặc biệt, có thể nâng cao, khối hoặc vượt qua một hiện tại chỉ có một hướng. Nếu chúng ta xem xét các yếu tố NPN-type, nó có thể được quan sát đáng kể tăng cường vai trò đó là đặc biệt quan trọng trong việc truyền tải tín hiệu yếu.

tính năng thiết kế có điện bán dẫn

Dây dẫn có nhiều electron tự do. Cách điện họ hầu như không có. Chất bán dẫn và cũng chứa một số tiền nhất định của electron tự do và vượt qua với một điện tích dương, đó là sẵn sàng chấp nhận các hạt giải phóng. Và quan trọng nhất - tất cả họ đều mang một dòng điện. Coi trước NPN loại transistor - yếu tố bán dẫn đơn không thể. Vì vậy, có nhiều PNP-transistor và diode.

Nếu chúng ta nói về ngắn cuối cùng, nó là một yếu tố mà có thể truyền tín hiệu chỉ trong một hướng. Ngoài ra, các diode có thể chuyển đổi AC để DC. cơ chế chuyển đổi này là gì? Và tại sao nó di chuyển chỉ theo một hướng? Bất kể nơi có một dòng điện, các electron và lỗ hổng có thể hoặc phân tán, hoặc đi về phía trước. Trong trường hợp đầu tiên do sự gia tăng nguồn cung cấp thức ăn chăn nuôi khoảng cách bị gián đoạn, và do đó được truyền đi các hãng điện áp tiêu cực trong chỉ một hướng, ví dụ: tính dẫn điện của bán dẫn là đơn phương. Sau khi tất cả, hiện tại có thể được truyền chỉ khi các hạt thành phần ở gần đó. Và điều này có thể chỉ khi nguồn cung hiện tại trên một mặt. Đây là những loại chất bán dẫn tồn tại và được sử dụng vào lúc này.

Cơ cấu ban nhạc

tính chất điện và quang học của dây dẫn gắn liền với thực tế là, khi điền các mức năng lượng của các electron được tách ra từ các trạng thái có thể của bandgap. tính năng của cô ấy là gì? Thực tế là không có mức năng lượng bandgap. Với các tạp chất và khuyết tật cấu trúc nó có thể được thay đổi. ban nhạc đầy đủ cao được gọi là hóa trị. Tiếp theo là một giải pháp, nhưng trống rỗng. Nó được gọi là vùng dẫn. Vật lý của các chất bán dẫn - một chủ đề rất thú vị, và trong khuôn khổ của bài viết đó là cũng được bảo hiểm.

trạng thái của electron

Nó sử dụng các khái niệm như số lượng ban nhạc cho phép và quasi-đà. Cấu trúc được xác định bởi sự phân tán đầu tiên. Ông nói rằng trên nó ảnh hưởng đến sự phụ thuộc năng lượng của quasimomentum. Vì vậy, nếu vùng hóa trị được lấp đầy hoàn toàn bởi các electron (mà thực hiện một lần sạc trong một chất bán dẫn), chúng ta nói rằng không có kích thích tiểu học. Nếu vì một số lý do, các hạt không, nó có nghĩa rằng có một quasiparticle tích điện dương - vượt qua hoặc lỗ. Họ là những hạt mang điện trong chất bán dẫn trong vùng hóa trị.

khu thoái hóa

Vùng hóa trị trong một dây dẫn điển hình là gấp sáu lần thoái hóa. Này được trừ sự tương tác spin-quỹ đạo và chỉ khi đà tinh thể là zero. Nó có thể được cắt trong điều kiện tương tự cho các ban nhạc thoái hóa gấp đôi và gấp bốn lần. Khoảng cách năng lượng giữa chúng được gọi là năng lượng của tách spin-quỹ đạo.

Tạp chất và khuyết tật trong bán dẫn

Họ có thể không hoạt động bằng điện hoặc hoạt động. Sử dụng đầu tiên cho phép bạn để có được trong chất bán dẫn điện tích dương hoặc âm, có thể được bù đắp bởi sự xuất hiện của một lỗ trong vùng hóa trị hoặc một electron trong vùng dẫn. tạp chất không hoạt động là trung lập, và họ có tương đối ít ảnh hưởng đến các thuộc tính điện tử. Hơn nữa, nó thường có thể có tầm quan trọng là hóa trị trong đó có các nguyên tử mà tham gia vào quá trình chuyển giao trách nhiệm, và cấu trúc của mạng tinh thể.

Tùy thuộc vào loại và lượng tạp chất có thể thay đổi và tỷ lệ giữa số lỗ và electron. Do đó, vật liệu bán dẫn nên luôn luôn được lựa chọn cẩn thận để đạt được kết quả mong muốn. Đây là trước bởi một số lượng lớn các tính toán, và sau đó các thí nghiệm. Hạt gọi là hầu hết các hãng lớn, là thiểu số.

Liều giới thiệu các tạp chất vào thiết bị bán dẫn cho phép để có được những đặc tính mong muốn. Khuyết tật trong Semiconductors cũng có thể tình trạng điện không hoạt động hoặc hoạt động. Quan trọng ở đây là trật khớp, nguyên tử kẽ và một vị trí tuyển dụng. dây dẫn chất lỏng và noncrystalline phản ứng tạp chất khác biệt so với tinh thể. Việc thiếu một cấu trúc cứng nhắc cuối cùng dẫn đến những gì di chuyển các nguyên tử có được một hóa trị khác nhau. Nó sẽ khác nhau từ một mà nó ban đầu được thấm đẫm mối quan hệ của họ. Atom trở nên không có lợi nhuận để cung cấp cho hoặc đính kèm electron. Trong trường hợp này, nó trở nên không hoạt động và, do đó, các chất bán dẫn tạp chất có cơ hội lớn hơn của sự thất bại. Điều này dẫn đến thực tế là nó là không thể thay đổi kiểu dẫn qua doping và để tạo ra, ví dụ, p-n-ngã ba.

Một số chất bán dẫn vô định hình có thể thay đổi tính chất điện tử của họ dưới ảnh hưởng của doping. Nhưng nó đối xử với họ một mức độ thấp hơn nhiều so với tinh thể. Nhạy cảm với doping yếu tố vô định hình có thể được cải thiện bằng cách xử lý. Cuối cùng, nó nên được đề cập rằng do các chất bán dẫn tạp chất công việc lâu dài và khó khăn vẫn trình bày một số đặc điểm với kết quả tốt.

Thống kê của các electron trong chất bán dẫn

Khi có một trạng thái cân bằng nhiệt động lực học, số lượng lỗ và electron được xác định độc quyền bởi nhiệt độ của các thông số cấu trúc ban nhạc và nồng độ tạp chất hoạt động bằng điện. Khi tỷ lệ được tính toán, người ta tin rằng một số các hạt sẽ nằm trong vùng dẫn (trong người chấp nhận hoặc nhà tài trợ cấp). cũng được đưa vào tài khoản thực tế là một phần có thể rời khỏi lãnh thổ của hóa trị, và có được hình thành khoảng trống.

độ dẫn

Trong bán dẫn, bên cạnh đó các electron như các hạt mang điện có thể thực hiện và các ion. Nhưng tính dẫn điện của họ trong nhiều trường hợp không đáng kể. Các chỉ superprovodniki ion có thể gây ra một ngoại lệ. Các chất bán dẫn ba cơ chế chuyển điện tử chính:

1. Các khu vực chính. Trong trường hợp này, các electron chuyển động do sự thay đổi năng lượng của nó trong một khu vực cho phép.
2. Hopping vận chuyển trạng thái cục bộ.
3. Polaron.

exciton

Lỗ và electron có thể hình thành một nhà nước bị ràng buộc. Nó được gọi là Wannier-Mott. Trong trường hợp này năng lượng photon, tương ứng với một cạnh hấp thụ rơi vào tầm quan trọng của Nghị quyết khớp nối. Với đủ cường độ của ánh sáng trong các chất bán dẫn có thể hình thành một số lượng đáng kể của exciton. Với sự gia tăng cô đặc nồng độ và hình thức electron-lỗ trống lỏng của họ.

Bề mặt của chất bán dẫn

Những lời chỉ vài lớp nguyên tử, nằm gần ranh giới của thiết bị. tính chất bề mặt khác nhau từ số lượng lớn. Sự hiện diện của các lớp phá vỡ đối xứng tịnh tiến của tinh thể. Điều này dẫn đến các trạng thái bề mặt cái gọi và polariton. Phát triển chủ đề của sau này, nên được nhiều hơn để nói và khoảng spin và sóng rung động. Do hoạt động hóa học của nó lẩn trốn lớp bề mặt vi bên ngoài của các phân tử hay nguyên tử đã được hấp thụ từ môi trường. Họ cũng xác định các tính chất của một vài lớp nguyên tử. May mắn thay, việc tạo ra các công nghệ chân không siêu cao, trong đó là những thành phần bán dẫn, cho phép để có được và duy trì trong vài giờ, bề mặt sạch, trong đó tích cực ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.

Bán dẫn. Nhiệt độ ảnh hưởng đến sức đề kháng

Khi nhiệt độ của tăng kim loại, và tăng sức đề kháng của họ. Với bán dẫn, ngược lại là đúng - trong cùng điều kiện, tùy chọn này họ sẽ giảm. Vấn đề ở đây là các tính dẫn điện trên mọi chất liệu (và đặc điểm này tỉ lệ nghịch với sức đề kháng) phụ thuộc vào việc các hạt mang điện hiện nay, vào tốc độ chuyển động trong điện trường, và số lượng của họ trong một đơn vị thể tích của vật liệu.

Các yếu tố bán dẫn tăng lên khi nhiệt độ tăng nồng độ của các hạt, do đó làm tăng độ dẫn nhiệt và điện trở giảm. Bạn có thể kiểm tra điều này trong sự hiện diện của nhà vật lý đơn giản bộ trẻ và vật liệu cần thiết - silicon hoặc germanium, cũng có thể được thực hiện và làm bằng một chất bán dẫn họ. Sự gia tăng nhiệt độ sẽ giảm sức đề kháng của họ. Để xác minh điều này, bạn cần phải cổ phiếu trên các công cụ đo lường mà sẽ thấy tất cả các thay đổi. Điều này thường là trường hợp. Hãy xem xét một vài phương án cụ thể.

Kháng và ion hóa điện

Điều này là do đường hầm của các electron đi qua một rào cản rất hẹp mà cung cấp khoảng một trăm của micromet. Nó nằm giữa các cạnh của các dải năng lượng. Giao diện chương trình chỉ có thể khi uốn dải năng lượng, mà chỉ xảy ra dưới ảnh hưởng của một điện trường mạnh. Khi đường hầm xảy ra (có nghĩa là một tác dụng cơ học lượng tử), các electron đi qua hàng rào thế là hẹp, và nó không thay đổi năng lượng của họ. Điều này đòi hỏi sự gia tăng nồng độ của các hạt mang điện, và trong cả hai khu: các dẫn và hóa trị. Nếu quá trình này là để phát triển các ion hóa điện, có thể có một sự cố của đường hầm bán dẫn. Trong quá trình này nó sẽ thay đổi điện trở của chất bán dẫn. Nó có thể đảo ngược, và ngay sau khi điện trường bị tắt, tất cả các quá trình được khôi phục.

Kháng và tác động ion hóa

Trong trường hợp này, các lỗ và các electron được gia tốc cho đến khi thử nghiệm con đường tự do chịu ảnh hưởng của một điện trường mạnh mẽ với các giá trị góp phần ion hóa của các nguyên tử và vỡ của một trong những liên kết hóa trị (chính hoặc nguyên tử tạp chất). Tác động ion hóa xảy ra như một trận tuyết lở và nó lở hạt mang điện nhân. Do đó các lỗ mới được tạo ra và electron tăng tốc bởi dòng điện. Giá trị hiện tại trong kết quả cuối cùng được nhân với một hệ số ion hóa tác động, đó là số lượng các cặp electron-lỗ trống được hình thành trên một trong những đoạn đường nét hạt mang điện tích. Sự phát triển của quá trình này cuối cùng dẫn đến sự cố sạt lở bán dẫn. Cuộc kháng chiến của bán dẫn cũng đang thay đổi, nhưng, như trong trường hợp sự cố đường hầm, thể đảo ngược.

Việc sử dụng các chất bán dẫn trong thực tế

Tầm quan trọng đặc biệt của những yếu tố cần lưu ý trong công nghệ máy tính. Hầu như không có nghi ngờ rằng bạn sẽ không quan tâm đến những câu hỏi của các chất bán dẫn là gì, nếu không phải là mong muốn nâng cao một cách độc lập chủ đề với việc sử dụng của họ. Nó không thể hình dung công việc của tủ lạnh hiện đại, ti vi, màn hình máy tính mà không cần bán dẫn. không thể làm mà không có họ, và kỹ thuật ô tô tiên tiến. Họ cũng được sử dụng trong công nghệ hàng không và không gian. Hiểu những gì bán dẫn là, tầm quan trọng của họ là ai? Dĩ nhiên, chúng ta không thể nói rằng nó chỉ là yếu tố quan trọng của nền văn minh của chúng ta, mà còn đánh giá thấp họ là không có giá trị.

Việc sử dụng các chất bán dẫn trong thực tế, do hơn và một số yếu tố, trong đó phổ biến rộng rãi của các thành phần từ mà họ đang thực hiện, và dễ chế biến và để có được những kết quả mong muốn, và các tính năng kỹ thuật khác mà làm cho sự lựa chọn của các nhà khoa học làm việc trên các thiết bị điện tử, dừng lại chúng.

phần kết luận

Chúng tôi đã xem xét một cách chi tiết những gì bán dẫn, cách họ làm việc. Cơ sở kháng chiến của họ đặt quá trình vật lý và hóa học phức tạp. Và bạn có thể nhận thấy rằng các sự kiện không cho như mô tả trong Điều hoàn toàn hiểu rằng chất bán dẫn như vậy, vì lý do đơn giản rằng khoa học đã thậm chí không nghiên cứu đặc thù của công việc của họ đến cùng. Nhưng chúng ta biết thuộc tính cơ bản của họ và đặc điểm, trong đó cho phép chúng tôi để đặt chúng vào thực tế. Vì vậy, bạn có thể tìm kiếm tài liệu và bán dẫn để thử nghiệm với họ, cẩn thận. Ai biết được, có lẽ trong bạn ngủ gật nghiên cứu tuyệt vời?!