chất bán dẫn

english semiconductor

tóm lược

  • một dây dẫn được làm bằng vật liệu bán dẫn
  • một chất như gecmani hoặc silic có tính dẫn điện là trung gian giữa kim loại và chất cách điện, độ dẫn của nó tăng theo nhiệt độ và khi có tạp chất

Tổng quan

Một vật liệu bán dẫngiá trị độ dẫn điện nằm giữa giá trị của một vật dẫn - chẳng hạn như đồng, vàng, v.v. - và một chất cách điện, như thủy tinh. Điện trở của chúng giảm khi nhiệt độ của chúng tăng, đó là hành vi ngược lại với kim loại. Tính chất dẫn điện của chúng có thể được thay đổi theo những cách hữu ích bằng cách đưa các tạp chất ("pha tạp" có chủ ý vào cấu trúc tinh thể. Trong đó hai vùng pha tạp khác nhau tồn tại trong cùng một tinh thể, một điểm nối bán dẫn được tạo ra. Hành vi của các hạt mang điện bao gồm các electron, ion và lỗ electron ở các điểm nối này là cơ sở của điốt, bóng bán dẫn và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại.
Các thiết bị bán dẫn có thể hiển thị một loạt các đặc tính hữu ích như truyền dòng dễ dàng hơn theo một hướng so với hướng khác, cho thấy điện trở thay đổi và độ nhạy với ánh sáng hoặc nhiệt. Do tính chất điện của vật liệu bán dẫn có thể được sửa đổi bằng cách pha tạp hoặc bằng ứng dụng của điện trường hoặc ánh sáng, các thiết bị được chế tạo từ chất bán dẫn có thể được sử dụng để khuếch đại, chuyển đổi và chuyển đổi năng lượng.
Độ dẫn của silicon được tăng lên bằng cách thêm một lượng nhỏ các nguyên tử pentavalent (antimon, phốt pho hoặc asen) hoặc hóa trị ba (boron, gallium, indium) (~ một phần trong 10). Quá trình này được gọi là pha tạp và chất bán dẫn kết quả được gọi là chất bán dẫn pha tạp hoặc bên ngoài.
Sự hiểu biết hiện đại về các tính chất của chất bán dẫn dựa vào vật lý lượng tử để giải thích sự chuyển động của các hạt mang điện trong một mạng tinh thể. Doping làm tăng đáng kể số lượng hạt mang điện trong tinh thể. Khi một chất bán dẫn pha tạp chứa hầu hết các lỗ trống, nó được gọi là "loại p" và khi nó chứa hầu hết các electron tự do, nó được gọi là "loại n". Các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong các thiết bị điện tử được pha tạp trong các điều kiện chính xác để kiểm soát nồng độ và các khu vực của các chất dẫn xuất loại p và n. Một tinh thể bán dẫn đơn có thể có nhiều vùng loại p và n; các nút giao tiếp giữa các vùng này chịu trách nhiệm cho hành vi điện tử hữu ích.
Mặc dù một số nguyên tố tinh khiết và nhiều hợp chất thể hiện tính chất bán dẫn, silicon, gecmani và hợp chất của gali được sử dụng rộng rãi nhất trong các thiết bị điện tử. Các yếu tố gần cái gọi là "cầu thang kim loại", nơi các kim loại được đặt trên bảng tuần hoàn, thường được sử dụng làm chất bán dẫn.
Một số tính chất của vật liệu bán dẫn đã được quan sát trong suốt giữa thập kỷ 19 và đầu thế kỷ 20. Ứng dụng thực tế đầu tiên của chất bán dẫn trong điện tử là sự phát triển năm 1904 của máy dò râu mèo, một diode bán dẫn nguyên thủy được sử dụng rộng rãi trong các máy thu radio sớm. Sự phát triển trong vật lý lượng tử lần lượt cho phép phát triển bóng bán dẫn vào năm 1947 và mạch tích hợp vào năm 1958.
Trong tiếng Anh nó là chất bán dẫn. Một thuật ngữ chung cho chất rắn có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng có giá trị trung gian (khoảng 10 (- /) 1 (0 /) đến 10 3 (- /) 1 · cm (- /) 1 ) giữa một vật dẫn và chất cách điện . Trong khi độ dẫn điện của kim loại giảm khi nhiệt độ tăng, độ dẫn điện của chất bán dẫn là 0 ở mức 0 độ tuyệt đối và tăng nhanh khi nhiệt độ tăng. Trong các chất bán dẫn nội tại như Germanium và silicon, một phần của các electron liên quan đến liên kết cộng hóa trị thoát ra bằng năng lượng nhiệt để trở thành các electron tự do, sau đó các lỗ trống và cả hai được di chuyển bởi điện trường để tạo ra sự dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng, độ dẫn điện tăng vì năng lượng nhiệt tăng và thoát electron tăng. Khi một chất bán dẫn nội tại được pha tạp với một lượng tạp chất, nó được gọi là chất bán dẫn tạp chất. Khi boron hóa trị ba hoặc gallium (được gọi là chất nhận) được thêm vào, các electron của liên kết cộng hóa trị bị thiếu để tạo ra các lỗ trống (chất bán dẫn loại p), pentavalent Khi arsenic hoặc antimon (nhà tài trợ) được thêm vào, các electron trở nên quá mức và các electron tự do được tạo ra bán dẫn -type). Do sự chuyển động của các electron và lỗ trống tự do trong chất bán dẫn có thể được điều khiển bằng điện trường, nên nó có thể được sử dụng giống như ống chân không, và vì nó không cần catốt nóng và chân không, nên nó có nhiều ưu điểm như độ nén và độ bền, Nó được áp dụng rộng rãi cho các bộ phận điện tử như điốtbóng bán dẫn thay vì ống chân không. Các chất bán dẫn hấp thụ năng lượng ánh sáng và tạo ra các electron và lỗ trống được sử dụng cho các tế bào quang điệnpin mặt trời . → ngã ba pn / IC / LSI
→ Các mặt hàng liên quan bán dẫn loại n | người vận chuyển | silicon (silicon) | điện tử tự do | Công ty TNHH hóa chất Shin-Etsu | dây dẫn | gốm sứ đặc biệt | doping | Thỏa thuận bán dẫn Nhật-Mỹ | carbon mới | ô nhiễm công nghệ cao | đi-ốt phát sáng | mạch tích hợp bán dẫn | bán dẫn loại p | không dẫn điện | hợp chất clo hữu cơ | chất bán dẫn hữu cơ