A félvezető legalapvetőbb definíciója szerint a félvezető olyan elektromos alkatrész, amely az idő egy részében vezeti az elektromosságot. Az elektromosság mindennapi életünk alapvető része, és gyakorlatilag mindenhol jelen van. Minden otthonban vannak készülékek, televíziókészülékek, műholdas rendszerek és sokféle kisebb tárgy, amelyek elektromossággal működnek. Ahhoz, hogy ezek a tárgyak működjenek, az elektromosságnak vezetékeken keresztül kell eljutnia hozzájuk, amelyeken keresztül áramlik rajtuk az áram. A vezető egyszerűen egy olyan anyag, amely képes vezetni ezt a szükséges elektromosságot. A félvezetők is vezetik az elektromosságot, de csak kisebb mértékben, mint a hagyományos vezetők. Az elvezetett elektromosság mennyisége a felhasznált anyag típusától, valamint keverékétől és méretétől függ. A félvezetők olyan speciális anyagokból készülnek, amelyek köztes vezetőképességet tesznek lehetővé a szigetelő és a vezető között. Ez csak azt jelenti, hogy néhány nagyon egyedi fizikai tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek valahol az üveghez hasonló szigetelők és az alumíniumhoz hasonló vezetők között helyezkednek el. Egy “doppingolásnak” nevezett eljárással szennyeződéseket adnak a tiszta félvezetőkhöz, ami szó szerint megváltoztatja az anyag vezetőképességét.
.
Mi teszi fontossá a félvezetőket?
Hogy megértsük, mennyire fontos a félvezetők feladata, fontos megérteni az elektronika és az elektromosság közötti alapvető különbséget. Mindkettő valamilyen módon kapcsolódik az elektromos energiához, és képes azt előállítani, továbbítani és felhasználni. A kettő közötti elsődleges különbség az, hogy az elektromosság alapvetően az elektromos energia valós életben történő felhasználásával foglalkozik, mint például a világítás, a fűtés vagy a motorok. Az elektronika viszont elsősorban olyan alkalmazásokkal foglalkozik, mint a teljesítményszabályozás vagy a kommunikáció. Az elektronikus eszközök közé tartoznak például a termosztátok, a rádiók vagy az elektromos motorok fordulatszám-szabályozói. A félvezetők igazi jelentősége abban rejlik, hogy egyszerre lehetnek szigetelők és vezetők. Egy félvezető használható vezetőként vagy szigetelőként. Változó körülmények befolyásolhatják a félvezető vezetőképességét. Ha több különböző típusú félvezetőt kombinálnak, különleges elektromos tulajdonságokat hozhatnak létre különböző eszközökben, lehetővé téve bizonyos elektromos jelek vezérlését. A félvezetőket gyakran használják az elektronikus eszközök, valamint az integrált áramkörök gyártásakor.
A félvezetők különböző típusai
A félvezetőknek két alapvető kategóriája van: Extrinsic és Intrinsic. Az intrinsic félvezetők nagyon tiszta anyagokból készülnek, ezért nagyon rossz vezetők. Az intrinsic félvezetők azonos számú negatív és pozitív hordozóval rendelkeznek, amelyeket elektronoknak és lyukaknak neveznek. Am extrinsic félvezető olyan félvezető, amelyben a vezetőképességet szennyeződések hozzáadásával, az adalékolási eljárással javítják. Az adalékolással a félvezetők két különböző kategóriája hozható létre: negatív töltésű (n-típusú) vagy pozitív töltésű (p-típusú) félvezetők. A félvezetők vegyületként vagy elemként állnak rendelkezésre. A leggyakoribb és legalapvetőbb félvezetők a szilícium és a germánium. Mind a szilícium, mind a germánium félvezetők kristályos szerkezettel rendelkeznek, amelyet “gyémántrácsnak” neveznek. Ez azt jelenti, hogy az atom a középpontban van, és minden szomszédja a tetraéder sarkai körül helyezkedik el. Számos különböző tiszta elemű félvezető, valamint ötvözet és vegyület létezik. Az összetett félvezetők némi előnnyel rendelkeznek, mivel a mozgékonyságok és az energiarések nagyon széles skáláját képesek biztosítani. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy az anyagok olyan tulajdonságokkal és tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek nagyon speciális követelményeknek felelnek meg. Emiatt vannak olyan félvezetők, amelyek széles sávhézagú félvezetőknek számítanak.
Miért fontosak a félvezető tulajdonságai?
A félvezetők számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyekkel a vezetők és a szigetelők nem rendelkeznek. Ezeket a tulajdonságokat az elektronok határozzák meg, amelyek képesek a valenciasávból átugrani a vezetési sávba vagy fordítva. Az egyik dolog, ami hatással lehet egy elektronra, és extra energiát adhat neki ahhoz, hogy átugorjon a vezetési sávba, az a hőmérséklet. Ez természetesen egy lyukat is hagy a valenciasávban, ahol az elektron korábban tartózkodott. A fény is lehet olyan elem, amely energiát ad az “elektron-lyuk” pár létrehozásához. Ezt a folyamatot abszorpciónak nevezzük. Amikor egy félvezetőben az áram a fotonok elnyelése miatt megnő, azt fotovezetésnek nevezzük. A fotonok energiája változó. A foton a fényhez kapcsolódó részecske, amely hullámként vagy részecskeként is viselkedhet.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.