Què és un semiconductor? resistència semiconductor

Què és un material semiconductor? Quines són les seves característiques? Què és la física dels semiconductors? A mesura que es construeixen? Quina és la conductivitat dels semiconductors? Quins són els atributs físics que posseeixen?

El que es diu semiconductors?

Es refereix a cristal materials que no condueixen l'electricitat tan bé, igual que els metalls. No obstant això, aquesta xifra és millor que són aïllants. Aquestes característiques s'han de l'nombre de portadors mòbils. Si es considera, en general, hi ha un fort afecció als nuclis. No obstant això, quan s'administra en un conductor de diversos àtoms, per exemple, antimoni, que té un excés d'electrons, es corregirà aquesta posició. Quan s'utilitza d'indi elements amb una càrrega positiva preparat. Totes aquestes propietats són àmpliament utilitzats en els transistors - dispositius especials, que poden millorar, de bloc o de passar un corrent en una sola direcció. Si tenim en compte l'element de tipus NPN, es pot observar considerablement reforça el paper que és particularment important en la transmissió de senyals febles.

Les característiques de disseny que tenen elèctricament semiconductors

Els conductors tenen una gran quantitat d'electrons lliures. Aïlladors eren tot just posseeixen. Semiconductors i també contenen una certa quantitat d'electrons lliures i passa amb una càrrega positiva, que estan preparats per acceptar les partícules alliberades. I el més important - tots ells porten un corrent elèctric. Considerat prèviament de tipus NPN transistor - no és possible element semiconductor individual. Per tant, hi ha més PNP transistors i díodes.

Si parlem de l'última paraula, és un element que pot transmetre senyals en una sola direcció. A més, el díode pot convertir AC a DC. Quin és el mecanisme d'aquesta transformació? I per què es mou en una sola direcció? Independentment d'on hi ha un corrent, els electrons i els buits poden o dispersar, o anar cap endavant. En el primer cas a causa de la font d'alimentació de la distància augmentat s'interromp, i per tant es transmeten portadors de tensió negativa en una sola direcció, és a dir, la conductivitat dels semiconductors és unilateral. Després de tot, el corrent pot ser transmès només si les partícules constituents estan molt a prop. I això només és possible si el subministrament de corrent, d'una banda. Aquests són existeixen els tipus de semiconductors i s'utilitzen en l'actualitat.

estructura de bandes

propietats elèctriques i òptiques dels conductors associats amb el fet que, quan l'ompliment dels nivells d'energia dels electrons se separen dels possibles estats de la banda prohibida. Quines són les seves característiques? El fet que no hi ha nivells d'energia de banda prohibida. Amb impureses i defectes estructurals que es pot canviar. banda completa més alta es diu valència. Seguit d'una resolució, però buit. Es diu la banda de conducció. La física dels semiconductors - un tema molt interessant, i en el marc de l'article que està ben coberta.

estat dels electrons

Utilitza conceptes com ara el nombre de la banda permesa i cuasiimpulso. L'estructura està determinada per la primera dispersió. Diu que el que afecta la dependència energètica de la quasimomentum. Per tant, si la banda de valència està completament plena d'electrons (que porten una càrrega en un semiconductor), diem que no hi ha excitacions elementals. Si per alguna raó, les partícules no són, vol dir que hi ha una càrrega positiva cuasipartícula - pass o forat. Ells són els portadors de càrrega en els semiconductors a la banda de valència.

zona degenerada

La banda de valència en un conductor típic és degenerada per sis. Això està excloent la interacció spin-òrbita i només quan l'impuls de vidre és zero. Es pot escindir sota la mateixa condició per a la banda degenerada doblement i quàdruple. La separació d'energia entre elles es diu l'energia del desdoblament spin-òrbita.

Les impureses i defectes en semiconductors

Poden ser elèctricament inactiva o activa. Utilitzant la primera li permet obtenir en semiconductors càrrega positiva o negativa, que pot ser compensada per l'aparició d'un forat a la banda de valència o un electró a la banda de conducció. impureses inactives són neutrals, i tenen relativament poca influència en les propietats electròniques. D'altra banda, sovint pot ser d'importància és la valència dels quals tenen àtoms que prenen part en el procés de transferència de càrrega, i l'estructura de la xarxa cristal·lina.

Depenent del tipus i quantitat d'impureses pot canviar i la relació entre el nombre de buits i electrons. Per tant, materials semiconductors han de sempre ser acuradament seleccionats per aconseguir el resultat desitjat. Això és precedit per un gran nombre de càlculs, i, posteriorment, els experiments. Les partícules que més criden portadors majoritaris, són minoria.

introducció dosificada d'impureses en el dispositiu semiconductor permet obtenir les propietats desitjades. Defectes en els semiconductors poden ser també condició elèctrica inactiva o activa. Important aquí és la dislocació, àtom intersticial i una vacant. conductors de líquid i no cristal·lines reaccionen de manera diferent que les impureses cristal·lí. La manca d'una estructura rígida eventualment resulta en el mogut l'àtom adquireix una valència diferent. Serà diferent d'aquella amb la qual era originalment impregna els seus llaços. Àtom es converteix en no rendible per donar o adjuntar l'electró. En aquest cas, es fa inactiva i, per tant, els semiconductors d'impureses tenen més possibilitats de fracàs. Això condueix al fet que és impossible canviar el tipus de conductivitat a través de dopatge i per crear, per exemple, pàg-n-unió.

Alguns semiconductors amorfs poden canviar les seves propietats electròniques sota la influència del dopatge. Però els tracta a un grau molt menor que a cristal·lina. Sensibilitat a la dopatge elements amorfs es pot millorar mitjançant el processament. Al final, s'ha d'esmentar que, a causa dels llarg i dur treball semiconductors d'impureses, però, presenta una sèrie de característiques amb bons resultats.

Estadístiques d'electrons en el semiconductor

Quan hi ha un equilibri termodinàmic, el nombre de buits i electrons es determina exclusivament per la temperatura dels paràmetres de l'estructura de banda i la concentració d'impureses elèctricament actives. Quan es calcula la relació, es creu que algunes de les partícules seran a la banda de conducció (en el nivell de acceptor o donant). També es té en compte el fet que la peça pot sortir del territori de la valència, i hi ha buits formats.

conductivitat

En els semiconductors, a més d'electrons com a portadors de càrrega poden realitzar i els ions. No obstant això, la seva conductivitat elèctrica en la majoria dels casos insignificant. L'única superprovodniki iònic pot provocar una excepció. Els semiconductors són tres principal mecanisme de transferència d'electrons:

1. La zona principal. En aquest cas, els electrons en moviment a causa de la variació de la seva energia dins d'una àrea permesa.
2. Hopping transport d'estats localitzats.
3. Polaró.

excitó

El forat i l'electró poden formar un estat lligat. Es diu Wannier-Mott. En aquest cas l'energia del fotó, que correspon a una vora d'absorció cau en la magnitud de la resolució d'acoblament. Amb la suficient intensitat de la llum en els semiconductors pot formar una quantitat significativa de excitons. Amb un augment en la seva concentració i condensi forma líquida electró-buit.

La superfície del semiconductor

Aquestes paraules indiquen diverses capes atòmiques, que es troben a prop del límit del dispositiu. Propietats de la superfície diferents de la massa. La presència d'aquestes capes trenca la simetria de translació del cristall. Això condueix als anomenats estats de superfície i polaritonas. El desenvolupament del tema d'aquest últim, hauria de ser més que explicar i sobre el gir i ones vibracionals. A causa de la seva activitat química amagar capa de superfície microscòpica fora de molècules o àtoms que han estat adsorbits des del medi ambient. També determinen les propietats de les poques capes atòmiques. Afortunadament, la creació de tecnologia ultra-alt buit, en el qual són components de semiconductors, permet obtenir i mantenir durant diverses hores, superfície neta, la qual cosa afecta positivament en la qualitat dels productes.

Semiconductor. La temperatura afecta la resistència

Quan la temperatura dels augments de metall, i augmenta la seva resistència. Amb els semiconductors, el contrari és cert - en les mateixes condicions, aquesta opció van a disminuir. El punt aquí és que la conductivitat elèctrica en qualsevol material (i aquesta característica inversament proporcional a la resistència) depèn de si els portadors de corrent de càrrega són, de la velocitat de moviment en el camp elèctric, i del seu nombre en una unitat de volum de material.

Els elements semiconductors augmenta a mesura que la temperatura augmenta la concentració de partícules, el que augmenta la conductivitat tèrmica i la resistència disminueix. Això es pot comprovar en presència d'una simple conjunt físic jove i el material necessari - silici o germani, també pot ser pres i fet d'un semiconductor ells. Un augment de la temperatura reduirà la seva resistència. Per comprovar això, cal proveir-se dels instruments de mesurament que veuran tots els canvis. Aquest és generalment el cas. Vegem-ne un parell d'exemples de realització específiques.

La resistència i la ionització electrostàtica

Això és degut a l'efecte túnel dels electrons que passen a través d'una barrera molt estreta que proporciona aproximadament una centèsima de micròmetre. Està situat entre les vores de les bandes d'energia. La seva aparença és només és possible quan es doblega bandes d'energia, que es produeix només sota la influència d'un fort camp elèctric. Un cop que passa túnel (que és un efecte de la mecànica quàntica), els electrons passen a través de la barrera de potencial és estreta, i que no canvia la seva energia. Això comporta un augment en la concentració de portadors de càrrega, i en les dues zones: la conducció i de valència. Si el procés és el desenvolupament de la ionització electrostàtica, no pot haver-hi un desglossament del túnel semiconductor. Durant aquest procés que canviarà la resistència del semiconductor. És reversible, i tan aviat com el camp elèctric està apagat, tots els processos es restauren.

La resistència i la ionització per impacte

En aquest cas, els forats i els electrons són accelerats fins provat camí lliure sota la influència d'un fort camp elèctric als valors que contribueixen a la ionització dels àtoms i la ruptura d'un dels enllaços covalents (primaris o un àtom d'impuresa). La ionització per impacte es produeix com una allau allau i els portadors de càrrega es multipliquen. Així, els buits i electrons de nova creació accelerats pel corrent elèctric. El valor del corrent en el resultat final es multiplica per un coeficient de ionització per impacte, que és el nombre de parells electró-buit que es formen en un dels segment de trajectòria de portadors de càrrega. El desenvolupament d'aquest procés finalment porta a la ruptura per allau de semiconductors. La resistència de semiconductors també està canviant, però, com en el cas d'avaria túnel, reversible.

L'ús de semiconductors en la pràctica

L'especial importància d'aquests elements cal assenyalar en la tecnologia informàtica. Gairebé no hi ha dubte que vostè no estaria interessat en la qüestió del que és els semiconductors, sinó el desig d'elevar de forma independent del subjecte amb el seu ús. És impossible imaginar la feina dels refrigeradors moderns, televisors, monitors d'ordinador i sense semiconductors. No es pot prescindir d'ells, i l'enginyeria automotriu avançada. També s'utilitzen en la tecnologia de l'aviació i l'espai. Entendre el que són els semiconductors, l'important que són? Per descomptat, no podem dir que és només els elements essencials de la nostra civilització, sinó també els subestimem no val la pena.

L'ús de semiconductors en la pràctica, a causa de la cada vegada una sèrie de factors, entre ells el generalitzat dels materials de què estan fets, i la facilitat de processament i per obtenir el resultat desitjat, i altres característiques tècniques que fan que l'elecció dels científics que van treballar en l'equip electrònic, els va detenir.

conclusió

Hem examinat en detall el que els semiconductors, com funcionen. La base de la seva resistència va posar processos físics i químics complexos. I es pot observar que els fets no es donen com es descriu en l'article entenen plenament que aquests semiconductors, per la senzilla raó que la ciència ni tan sols ha estudiat les peculiaritats del seu treball fins al final. Però sabem les seves propietats i característiques bàsiques, que ens permeten posar en pràctica. Per tant, es pot buscar materials semiconductors i experimentar amb ells, anant amb compte. Qui sap, potser en dormen gran investigador ?!