Najbardziej podstawowa definicja półprzewodnika to element elektryczny, który przewodzi prąd przez część czasu. Elektryczność jest istotną częścią naszego codziennego życia i jest obecna praktycznie wszędzie. W każdym domu znajdują się urządzenia, telewizory, systemy satelitarne i wiele innych mniejszych przedmiotów, które działają dzięki elektryczności. Aby te przedmioty mogły działać, prąd musi do nich dotrzeć poprzez przewody, które pozwalają na przepływ prądu przez nie. Przewodnik to po prostu materiał, który ma zdolność do przewodzenia tej potrzebnej energii elektrycznej. Półprzewodniki również przewodzą prąd, ale tylko w mniejszym stopniu niż zwykłe przewodniki. Ilość przewodzonej elektryczności zależy od rodzaju użytego materiału, jego mieszanki i rozmiaru. Półprzewodniki są wykonane ze specjalnych materiałów, które umożliwiają przewodnictwo pośrednie pomiędzy izolatorem a przewodnikiem. Oznacza to po prostu, że mają one pewne bardzo unikalne właściwości fizyczne, które znajdują się gdzieś pomiędzy izolatorami takimi jak szkło i aluminium jak przewodniki. Proces określany jako „doping” jest używany do dodawania zanieczyszczeń do czystych półprzewodników, co dosłownie zmienia przewodność materiału.
.
Co sprawia, że półprzewodniki są ważne?
Aby zrozumieć, jak ważna jest praca półprzewodników, ważne jest zrozumienie podstawowej różnicy między elektroniką a elektrycznością. Oba te elementy są w pewien sposób powiązane z energią elektryczną i mogą ją generować, przesyłać i wykorzystywać. Podstawowa różnica między nimi polega na tym, że elektryczność jest zasadniczo związana z wykorzystaniem energii elektrycznej w rzeczywistych zastosowaniach, takich jak oświetlenie, ogrzewanie czy silniki. Elektronika, z drugiej strony, zajmuje się przede wszystkim zastosowaniami takimi jak kontrola mocy lub komunikacja. Przykładami urządzeń elektronicznych są termostaty, radia lub regulatory obrotów silników elektrycznych. Prawdziwe znaczenie półprzewodników polega na tym, że mogą one być zarówno izolatorami, jak i przewodnikami. Półprzewodnik może być stosowany w charakterze przewodnika lub izolatora. Zmienne warunki mogą wpływać na przewodnictwo półprzewodnika. Kiedy kilka różnych typów półprzewodników jest połączonych, mogą one generować specjalne właściwości elektryczne w różnych urządzeniach, pozwalając na kontrolę określonych sygnałów elektrycznych. Półprzewodniki są często używane przy produkcji urządzeń elektronicznych, jak również układów scalonych.
Różne rodzaje półprzewodników
Istnieją dwie podstawowe kategorie półprzewodników: Extrinsic i Intrinsic. Półprzewodniki samoistne są wykonane z bardzo czystych materiałów i dlatego są bardzo słabymi przewodnikami. Półprzewodniki samoistne mają równą liczbę ujemnych i dodatnich nośników zwanych odpowiednio elektronami i dziurami. Półprzewodniki zewnętrzne to takie, w których przewodnictwo jest poprawione przez dodanie zanieczyszczeń, czyli proces domieszkowania. W wyniku domieszkowania mogą powstać dwie różne kategorie półprzewodników: o ładunku ujemnym (typu n) lub dodatnim (typu p). Półprzewodniki są dostępne w postaci związków lub pierwiastków. Najbardziej powszechnymi i podstawowymi półprzewodnikami są krzem i german. Zarówno półprzewodniki krzemowe jak i germanowe mają strukturę krystaliczną, która jest nazywana „siatką diamentową”. Oznacza to, że atom znajduje się w centrum, a wszyscy jego sąsiedzi są usytuowani wokół rogów czworościanu foremnego. Istnieje wiele różnych półprzewodników czystych pierwiastków, jak również stopów i związków. Związane półprzewodniki mają pewną przewagę, ponieważ mogą zapewnić bardzo szeroki zakres ruchliwości i przerw energetycznych. Oznacza to po prostu, że materiały posiadają cechy i właściwości odpowiadające bardzo specyficznym wymaganiom. Z tego powodu, istnieją pewne półprzewodniki, które są uważane za półprzewodniki o szerokiej przerwie pasmowej.
Dlaczego właściwości półprzewodników są ważne?
Półprzewodniki mają wiele właściwości, których nie mają przewodniki i izolatory. Te właściwości są definiowane przez elektrony, które są w stanie przeskoczyć z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa lub odwrotnie. Jedną z rzeczy, która może wpłynąć na elektron i dać mu dodatkową energię, aby przeskoczyć do pasma przewodnictwa jest temperatura. To oczywiście również pozostawia dziurę w paśmie walencyjnym, gdzie wcześniej znajdował się elektron. Światło może być również elementem, który dostarcza energii do utworzenia pary „elektron-dziura”. Proces ten nazywany jest absorpcją. Kiedy prąd w półprzewodniku zwiększa się z powodu absorpcji fotonów, nazywa się to fotoprzewodnictwem. Fotony mają różną energię. Foton jest cząstką związaną ze światłem, która może zachowywać się jako fala lub cząstka.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.