Kio estas duonkonduktaĵo? rezisto duonkonduktaĵo

Kio estas duonkonduktaĵo materialo? Kiaj estas liaj karakterizaĵoj? Kio estas la fiziko de semiconductores? Kiel ili estas konstruita? Kio estas la conductividad de semiconductores? Kiuj estas la fizikaj atributoj ili posedu

Kio estas nomitaj semiconductores?

Ĝi rilatas al kristalaj materialoj kiuj ne kondukas la elektron tiel bone, kiel fari metaloj. Tamen tiu figuro estas pli bona ol estas izolaĵoj. Ĉi tiuj karakterizaĵoj estas pro la kvanto de telefonoj portantoj. Se ni konsideras, ĝenerale, tie ekzistas forta korinklino al la kernoj. Tamen, kiam administris en ŝoforo pluraj atomoj, ekzemple, antimono, kiu havas troon de elektronoj, tiu pozicio estos korektita. Kiam uzanta Indio pretaj elementoj kun pozitiva ŝarĝo. Ĉiuj ĉi tiuj propraĵoj estas vaste uzata en transistoroj - specialaj aparatoj, kiu povas plibonigi, bloko aŭ pasi fluon en unu direkto nur. Se ni konsideras la NPN-tipo elementon, ĝi povas esti observita konsiderinde fortigas la rolon kiu estas aparte grava en la transdono de malfortaj signaloj.

Dezajno trajtoj kiuj havas elektre duone konduktoroj

Direktoroj de orkestro havas multajn liberaj elektronoj. Izolaĵoj ili apenaŭ posedas. Semiconductors kaj ankaŭ enhavas certan kvanton de liberaj elektronoj kaj pasas kun pozitiva ŝarĝo, kiuj estas pretaj por akcepti la liberigita partikloj. Kaj plej grave - ili ĉiuj portis elektra fluo. Konsiderita antaŭe NPN-tipo transistoro - ne eblas sola duonkonduktaĵo elemento. Do, estas pli PNP-transistoroj kaj diodoj.

Se ni parolas pri la lasta mallonga, ĝi estas elemento kiu povas transdoni signalojn en unu direkto nur. Ankaŭ, la diodo povas konverti AC al Dc. Kio estas la mekanismo de ĉi tiu transformo? Kaj kial ĝi moviĝas en unu direkto nur? Sendepende de kie estas fluo, elektronoj kaj truoj povas aŭ disiĝas, aŭ iri antaŭen. En la unua kazo pro la pliigita distanco-servo provizo estas interrompita, kaj tial estas transdonitaj portantoj negativa tensio en nur unu direkto, tio estas: la conductividad de semiconductores estas unuflanka. Ja la nuna povas transdoni nur se la konsistigaj partikloj estas proksime. Kaj tio estas ebla nur se la nuna provizo unuflanke. Ĉi tiuj estas la tipoj de semiconductores ekzistas kaj estas uzataj nuntempe.

bando strukturo

Elektraj kaj optikaj ecoj de direktoroj asociitaj kun la fakto ke, kiam plenigante la energiaj niveloj de la elektronoj estas apartigitaj de la eblaj statoj de la bendbreĉo. Kio estas ŝia trajtoj? La fakto ke ekzistas neniu bendbreĉo energio niveloj. Kun impurezas kaj strukturan difektojn ĝi povas esti ŝanĝita. Supera plena bando nomiĝas valenta. Sekvata de rezolucio, sed malplenaj. Ĝi estas nomita la konduktan bendon. Fiziko de semiconductores - tre interesa temo, kaj en la kadro de tiu artikolo estas bone kovrita.

stato de la elektronoj

Ĝi uzas konceptojn tiaj kiel la nombro de la permesita bando kaj la kvazaŭ-impeto. La strukturo estas difinita per la unua dispersión. Li diras ke sur ĝi influas la energidona dependeco de la quasimomentum. Tiel, se la valenta bendo estas tute plena de elektronoj (kiuj portas ŝargon en duonkonduktaĵo), ni diru, ke ne ekzistas elementaj ekscitoj. Se ial, la eroj estas ne, ĝi signifas ke estas pozitive ŝargita quasiparticle - pasas aŭ truon. Ili estas la portantoj de ŝarĝo en semiconductores en la valenta bendo.

degeneri zono

La valenta bendo en tipa dirigento estas sixfold degeneri. Tio ĉi estas ekskluzive de la spin-orbita interagado kaj nur kiam la kristalo impeto estas nulo. Ĝi eblas escindida sub la sama kondiĉo por la duoble kaj kvaroblon degeneri bando. La energia interspaco inter ili estas nomita la energio de la spin-orbito forkiĝanta.

Malpuraĵoj kaj difektoj en semikonduktaĵoj

Ili povas esti elektre neaktiva aŭ aktiva. Uzante la unua permesas vin akiri en semiconductores pozitiva aŭ negativa ŝarĝo, kiu povas esti kompensita de la apero de truo en la valenta bendo aŭ elektrono en la konduktan bendon. Neaktiva malpuraĵoj estas neŭtrala, kaj ili havas relative malgrandan influon sur la elektronikaj ecoj. Krome, ĝi povas ofte esti de graveco estas la valencia de kiuj havas atomoj kiu partopreni la transporto de ŝarĝo procezo, kaj la strukturo de la kristalo krado.

Depende de la tipo kaj kvanto de malpuraĵoj povas ŝanĝi kaj la proporcio inter la kvanto de truoj kaj elektronoj. Tial, semikonduktaĵo materialoj devas ĉiam esti zorgeme elektitaj por atingi la deziratan rezulton. Tiu estas antaŭita de granda nombro de ŝtonoj, kaj poste la eksperimentoj. Eroj kiuj plej nomita plimulto portantoj, estas minoritato.

Dosed enkonduko de malpuraĵoj en la mekanismo semiconductor permesas akiri la deziratan ecoj. Difektoj en Semiconductors eble ankaŭ neaktiva aŭ aktiva elektra kondiĉo. Gravaj jen la delokiĝon, intersticial atomon kaj libera. Likva kaj noncrystalline konduktoroj reagi malpuraĵoj malsame ol cristalino. La manko de rigida strukturo eventuale rezultigas kio movis la atomon akiras malsaman valencia. Estos malsama de la kun kiu ĝi estis origine imbues siaj kravatoj. Atom fariĝas senutilaj por doni aŭ ligi la elektrono. En tia kazo, ĝi iĝas neaktiva kaj do la malpureco semiconductores havas pli grandan ŝancojn de malsukceso. Ĉi tio kondukas al tio, ke estas neeble ŝanĝi la conductividad tipo tra dopado kaj krei, ekzemple, p-n-krucvojo.

Iuj amorfaj semikonduktaĵoj povas ŝanĝi iliajn elektronikaj ecoj sub la influo de dopaje. Sed ĝi traktas ilin al multe malgranda mezuro ol cristalino. Sentkapablo al dopado amorfaj elementoj povas esti plibonigita per procesante. Finfine, ĝi havas mencii ke pro la longa kaj malfacila laboro malpureco semiconductores tamen prezentas multajn karakterizaĵojn kun bonaj rezultoj.

Statistiko de elektronoj en la semikonduktaĵo

Kiam estas termodinamika ekvilibro, la nombro de truoj kaj elektronoj estas difinita nur de la temperaturo de la bando strukturo parametroj kaj la koncentriĝo de elektre aktivaj malpuraĵoj. Kiam la kvociento estas kalkulita, oni supozas, ke kelkaj el la eroj estos en la kondukta bendo (en la akceptanto aŭ organdonacanto nivelo). Ankaŭ konsideri la fakton ke la parto povas lasi la teritorion de la valenta, kaj formiĝas truojn.

konduktiveco

En semikonduktaĵoj, krom elektronoj kiel portantoj de ŝarĝo povas realigi kaj jonoj. Sed ilia elektra konduktiveco plejparte bagatela. La sola jona superprovodniki povas kaŭzi escepto. La semiconductores Estas tri ĉefaj transporto de elektronoj mekanismo:

1. La ĉefa zono. En ĉi tiu kazo, la elektronoj en movado pro la ŝanĝo de lia energio ene de rajtis areo.
2. Saltetante transporto de lokalizitaj ŝtatoj.
3. Polaron.

exciton

La truo kaj la elektrono povas formi mallibera stato. Ĝi nomiĝas Wannier-Mott. En ĉi tiu kazo la fotono energio, kiu korespondas al absorción rando falas en la grando de la kunigxo rezolucio. Kun sufiĉa intenseco de lumo en semiconductores povas formi signifan kvanton de excitones. Kun pliiĝo en ilia koncentriĝo condensan kaj formo elektrono-truo likva.

La surfaco de la semikonduktaĵo

Tiujn vortojn indiki plurajn atoma tavoloj, kiuj situas proksime de la limo de la aparato. Surfaca ecoj malsamaj de la ŝvelaĵo. La ĉeesto de ĉi tiuj tavoloj rompas mova simetrio de la kristalo. Ĉi tio kondukas al la tiel nomata surfaca ŝtatoj kaj polaritons. Disvolvante la temon de la lasta, devus esti pli diri kaj pri la spino kaj vibro ondoj. Pro ĝia kemia aktiveco kaŝante mikroskopa surfaco tavolo ekster molekuloj aŭ atomoj kiuj estis adsorbida de la medio. Ili ankaŭ determinas la proprietojn de la malmultaj atoma tavoloj. Feliĉe, la kreo de ultra-alta vakuo teknologio, en kiu estas semikonduktaĵo komponantojn, ĝi permesas akiri kaj konservi dum pluraj horoj, pura surfaco, kiuj pozitive influas la kvaliton de la produktoj.

Semiconductor. Temperaturo influas la rezisto

Kiam la temperaturo de la metalo pliiĝas, kaj pliigas ilian reziston. Kun semiconductores, la malo estas vera - laŭ la samaj kondiĉoj, ĉi opcio ili malpliiĝas. La punkto ĉi tie estas ke la conductividad elektra ajn materialon (kaj tiu karakteriza inverse proporcia al la rezisto) dependas de ĉu la akuzo nuna portantoj estas, de la rapido de movado de la elektra kampo kaj de ilia nombro en unueco volumeno de materialo.

La semikonduktaĵo elementoj pliigas la temperaturon pliigas la koncentriĝon de eroj, tiel pliigante la conductividad termika kaj la rezisto malgrandiĝas. Vi povas kontroli tion en la ĉeesto de simpla aro juna fizikisto kaj la necesaj materialoj - silicio aŭ germanio, ankaŭ povas esti prenitaj kaj farita el duonkonduktaĵo ili. Kresko en temperaturo reduktos iliajn rezisto. Por kontroli ĉi tion, vi devas provizi la mezuri instrumentoj kiuj vidos ĉiujn ŝanĝojn. Tio estas ĝenerale la kazo. Ni rigardu kelkajn specifajn enkorpiĝoj.

Rezisto kaj elektrostatika ionización

Ĉi tio estas pro tunelado de elektronoj pasas tra tre mallarĝa baro kiu provizas proksimume unu centono de micrómetro. Ĝi estas situanta inter la randoj de la energio bandoj. Lia ŝajno estas nur ebla kiam kliniĝante energio bandoj, kiuj okazas nur sub la influo de forta elektra kampo. Unufoje tunelado okazas (tio estas kvantuma mekanika efiko), la elektronoj pasas tra la potencialo baro estas mallarĝa, kaj ĝi ne ŝanĝas sian energion. Ĉi kunportas kreskon en la koncentriĝo de portantoj de ŝarĝo, kaj en ambaŭ zonoj: la alkonduko kaj valencia. Se la procezo estas disvolvi la elektrostatika ionización, tie povas esti rompo de la duonkonduktaĵo tunelo. Dum tiu procezo ĝi ŝanĝos la rezisto de la semiconductores. Ĝi estas reversible, kaj tuj kiam la elektra kampo estas malŝaltita, ĉiuj procezoj estas restarigita.

Rezisto kaj efiko ionización

En ĉi tiu kazo, la truoj kaj la elektronoj estas akcelitaj ĝis elprovita liberan vojon sub la influo de forta elektra kampo al la valoroj kiuj kontribuas al ionización de la atomoj kaj la rompon de unu el la kovalentaj ligoj (primara aŭ malpureco atomon). Impact ionización okazas kiel lavango kaj Avalanche multigxu zorge portantoj. Tiel la nove kreita truoj kaj elektronoj akcelitaj de la elektra fluo. La aktuala valoro en la fina rezulto estas multiplikita per koeficiento de efiko ionización, kiu estas la nombro da elektrono-truo paroj kiuj formiĝas sur unu el la zorge portanto vojo segmento. La disvolviĝo de ĉi tiu procezo eventuale kondukas al semikonduktaĵo lavango rompo. La rezisto de semiconductores ankaŭ ŝanĝas, sed, kiel en la kazo de tunelo rompo, reversible.

La uzo de semiconductores praktike

La aparta graveco de ĉi tiuj elementoj devas rimarki en komputila teknologio. Preskaŭ neniu dubas, ke vi ne estus interesita pri la demando de kio estas la semiconductores, se ne la deziron sendepende levi la temon kun lia uzo. Estas neeble imagi la laboron de modernaj fridujoj, televidilojn, komputilo monitoroj sen semiconductores. Ne povas malhavi ilin kaj progresinta automotriz inĝenierio. Ili ankaŭ estas uzitaj en aviado kaj spaco teknologio. Kompreni kion semiconductores estas, kiom gravaj estas? Kompreneble, ni ne povas diri ke estas nur la esencaj elementoj de nia civilizacio, sed ankaŭ subtaksi ilin ne valoras.

La uzo de semiconductores praktike, pro pli kaj kelkaj faktoroj, inter ili la vasta de la materialoj de kiu ili estas faritaj, kaj facileco de prilaborado kaj akiri la deziratan rezulton, kaj aliaj teknikaj karakterizaĵoj kiuj faras la elekton de la sciencistoj, kiuj laboris en la elektronika ekipaĵo, haltis ili.

konkludo

Ni ekzamenis detale kion semiconductores, kiel ili funkciis. La bazo de ilia rezisto metis kompleksaj fizikaj kaj kemiaj procezoj. Kaj vi povas rimarki ke la faktoj ne donas kiel priskribita en Artikolo plene kompreni, ke tiaj semiconductores, por la simpla kialo, ke scienco ne studis la proprecojn de sia laboro ĝis la fino. Sed ni scias iliajn bazajn ecoj kaj karakterizaĵoj, kiu nin permesas meti ilin en praktiko. Sekve, vi povas serĉi materialoj kaj semiconductores sperti kun ili, estante zorga. Kiu scias, eble en vi dormetas granda esploristo?!