Semiconductorii sunt acele materiale care ocupă un loc intermediar în ceea ce privește conductivitatea dintre conductori și dielectrici.
O caracteristică distinctivă a acestor materiale este o schimbare bruscă a conductivității datorată temperaturii, iluminării și intensității câmpului electric.
Prin semiconductori includ atât elementele pure (Cr, Se, Ge) și compusul chimic (Cu2 O, TiC, GASB, AsSb, AlSb, InAs).
Până în prezent, există circa 12 materiale semiconductoare.
Grâul de cristal este construit de tipul unei legături covalente, adică atomii au electroni obișnuiți.
O explicație a conductivității electrice a semiconductorilor este dată de teoria benzii de solide. Esența sa: în corpuri solide, nivelurile electronice nu există unul câte unul, ci prin agregate sau zone de niveluri de energie.
În orice material electrotehnic, există o bandă de electroni de valență care sunt conectați la atomi și o bandă de conducție, unde electronii devin liberi, nu sunt conectați cu atomi și prin urmare sunt conductori ai unui curent electric.
În semiconductori, un curent apare atunci când o parte din electronii benzii de valență trece în banda de conducție. Cu toate acestea, pentru ca o astfel de tranziție să aibă loc, electronii trebuie să depășească o anumită barieră energetică E, pentru care electronul trebuie să comunice energie suplimentară.
Banda interzisă se caracterizează prin cantitatea de energie pe care electronul trebuie să o comunice, astfel încât să treacă de la banda de valență la banda de conducere.
Să luăm în considerare diagramele energiei pentru conductori, semiconductori și dielectrici.
Banda interzisă a semiconductorilor este mai mică decât cea a dielectricilor și necesită mai puțină energie pentru ao depăși. Banda interzisă din apropierea conductorilor este practic absentă, prin urmare, electronii din banda de valență trec cu ușurință în banda de conducție și se deplasează în interiorul conductorului cu margine, creând conductivitate electronică.
Un electron care a primit suficientă energie pentru a depăși banda interzisă trece în banda de conducție și formează o gaură în banda de valență.
Dacă această gaură este ocupată de un alt electron al benzii de valență, atunci pe foaia în care sa format acest electron se formează o nouă gaură. Mișcarea găurilor este echivalentă cu deplasarea încărcăturii totale. Se formează conductivitatea găurii.
Semiconductorii, în care electronii din banda de conducție sunt alimentați numai din banda de valență, sunt numiți conductori proprii.
Pentru a mări conductivitatea electronilor sau a gaurilor, impurități speciale - atomi străini - sunt introduși în semiconductori.
Nivelurile energetice ale atomilor de impuritate sunt localizate în banda interzisă a semiconductorului principal.
Există impurități ale donatorilor ale căror niveluri de energie sunt situate în apropierea benzii de conducție și impurități acceptoare ale căror niveluri sunt situate în apropierea benzii de valență.
Donor impuritățile furnizează electronilor banda de conducție, formând conductivitate electronică preferențială.
Semiconductorii cu conductivitate electronică sunt numiți semiconductori de tip n.
Semiconductorii în care există impurități acceptoare creează niveluri suplimentare de energie în semiconductori, la care electronii din banda de valență se pot deplasa, formând găuri acolo.
Semiconductorii cu conductivitate predominantă a găurilor sunt numiți semiconductori de tip p.
Pentru a produce semiconductori cu conductivitate electronică, ei introduc substanțe cu o valență de 1 mai mare decât valența semiconductorului principal.
De exemplu, Ge IV → Sb V
4 electroni de valență ai atomului Sb, 4 legături covalente perene cu atomul germaniu.
Cel de-al cincilea electron nu participă la formarea unei cuplări cu perechi de electroni, prin urmare ele au o energie mai mare și pot fi transferate cu ușurință în banda de conducere.
Pentru p-tip semiconductor (de tip p) sunt substanțe injectate cu o valență de 1 mai mică decât valență principală naprmier semiconductor Ge IV → In III
Fiecare dintre electronii atomilor de indiu stabilește 3 legături covalente cu atomii de germaniu. Pentru a comunica cu cei 4 electroni, indiul nu are electroni.
Din acest motiv, electronul atomului de germaniu își părăsește locul sub un mic impact energetic și formează o gaură acolo. Doping semiconductorul într-un mod care predomină donatorii într-o regiune, iar în ceilalți acceptori, se obțin tranziții pn la proprietățile pe care se bazează toate elementele electronice semiconductoare.
redresoare cu semiconductoare sunt formate prin conectarea la joncțiunea dintre semiconductori cu e (n) și gaura (p) conductivitate, în timp ce la frontiera format p-n joncțiune. Ca urmare, difuzia găurilor și electronii se întâlnesc alte modificări semiconductori la limită. ...
Dacă se aplică "+" în regiunea de tip p și "-" în regiunea de tip n (polaritate directă), atunci purtătorii principali se deplasează în direcția joncțiunii pn, trec cu ușurință prin ea, formând un curent electric. Dacă introducem "-" în regiunea tip p și în regiunea "+" n, atunci purtătorii se vor mișca din direcția joncțiunii p-n și curentul prin joncțiunea p-n nu va trece.
Pentru a amplifica curentul, se folosesc tranzistori (triode). Semiconductorul tranzistorului este alcătuit din 3 straturi.
Tranzistorul este conectat la 2 surse curente; o tensiune directă de polaritate este aplicată la una dintre intersecțiile p-n. Această tranziție se numește emițător. Tensiunea inversă se aplică celui de-al doilea transfer (colector). Și semiconductorul mediu se numește bază.
Semiconductorii sunt utilizați pentru fabricarea termistoarelor - rezistoarelor semiconductoare și a fotorezistoarelor - fotorezistoarelor semiconductoare.
Termistorii folosesc proprietățile semiconductoarelor pentru a crește conductivitatea electrică atunci când sunt încălzite.
Fotorezistoarele se bazează pe proprietatea semiconductorilor pentru a crește conductivitatea electrică sub influența luminii.
Termistorii sunt fabricați din compuși de sulf (cadmiu, bismut, plumb).
Articole similare
-
Informații generale și clasificarea materialelor semiconductoare
-
Procedura de depozitare a echipamentului de protecție - stadopedie
Trimiteți-le prietenilor: