Apa semikonduktor? resistensi semikonduktor

Apa bahan semikonduktor? Apa fitur-fiturnya? Apa fisika semikonduktor? Karena dibangun? Apa konduktivitas semikonduktor? Apa atribut fisik yang mereka miliki?

Apa yang disebut semikonduktor?

Hal ini mengacu pada kristal bahan yang tidak menghantarkan listrik dengan baik, seperti halnya logam. Namun angka ini lebih baik dari yang isolator. Karakteristik ini adalah karena jumlah operator seluler. Jika kita menganggap, secara umum, terdapat keterikatan yang kuat ke inti. Namun, bila diberikan dalam konduktor beberapa atom, misalnya, antimony, yang memiliki kelebihan elektron, posisi ini akan diperbaiki. Bila menggunakan indium disiapkan elemen dengan muatan positif. Semua sifat ini secara luas digunakan dalam transistor - perangkat khusus, yang dapat meningkatkan, blok atau melewati arus dalam satu arah saja. Jika kita mempertimbangkan unsur NPN-jenis, dapat diamati jauh memperkuat peran yang sangat penting dalam transmisi sinyal lemah.

fitur desain yang memiliki elektrik semi-konduktor

Konduktor memiliki banyak elektron bebas. Isolator mereka hampir tidak memiliki. Semikonduktor dan juga mengandung sejumlah elektron bebas dan melewati dengan muatan positif, yang siap menerima partikel dibebaskan. Dan yang paling penting - mereka semua dilakukan arus listrik. Dianggap sebelumnya NPN-jenis transistor - tidak mungkin tunggal elemen semikonduktor. Jadi, ada lebih PNP-transistor dan dioda.

Jika kita berbicara tentang singkat terakhir, merupakan elemen yang dapat mengirimkan sinyal dalam satu arah saja. Juga, dioda dapat mengkonversi AC ke DC. Bagaimana mekanisme transformasi ini? Dan mengapa bergerak dalam satu arah saja? Terlepas dari di mana ada saat ini, elektron dan kesenjangan mungkin atau membubarkan, atau maju. Dalam kasus pertama karena peningkatan pasokan pakan jarak terganggu, dan karena itu ditularkan operator tegangan negatif dalam hanya satu arah, yaitu konduktivitas semikonduktor adalah unilateral. Setelah semua, saat ini dapat ditularkan hanya jika partikel penyusun dekat. Dan ini hanya mungkin jika pasokan saat ini di satu sisi. Ini adalah jenis semikonduktor ada dan digunakan saat ini.

struktur pita

Listrik dan optik sifat konduktor terkait dengan fakta bahwa, saat mengisi tingkat energi elektron dipisahkan dari negara kemungkinan celah pita. Apa fitur nya? Fakta bahwa tidak ada tingkat energi celah pita. Dengan kotoran dan cacat struktural dapat diubah. full band yang lebih tinggi disebut valensi. Diikuti oleh resolusi, tapi kosong. Hal ini disebut pita konduksi. Fisika semikonduktor - topik yang sangat menarik, dan dalam rangka artikel itu ditutupi dengan baik.

keadaan elektron

Menggunakan konsep-konsep seperti jumlah band diperbolehkan dan quasi-momentum. struktur ditentukan oleh dispersi pertama. Dia mengatakan bahwa pada itu mempengaruhi ketergantungan energi dari quasimomentum tersebut. Dengan demikian, jika pita valensi terisi penuh oleh elektron (yang membawa muatan dalam semikonduktor), kita mengatakan bahwa tidak ada Eksitasi SD. Jika karena alasan tertentu, partikel tidak, itu berarti bahwa ada quasiparticle bermuatan positif - lulus atau lubang. Mereka adalah pembawa muatan dalam semikonduktor di pita valensi.

zona merosot

Pita valensi dalam konduktor khas adalah merosot enam kali lipat. Hal ini tidak termasuk interaksi spin-orbit dan hanya ketika momentum kristal adalah nol. Hal ini dapat dibelah di bawah kondisi yang sama untuk band merosot ganda dan empat kali lipat. Energi jarak antara mereka disebut energi dari membelah spin-orbit.

Kotoran dan cacat pada semikonduktor

Mereka bisa menjadi elektrik tidak aktif atau aktif. Menggunakan pertama memungkinkan Anda untuk mendapatkan dalam semikonduktor muatan positif atau negatif, yang dapat diimbangi dengan munculnya lubang di pita valensi atau elektron pada pita konduksi. kotoran tidak aktif netral, dan mereka memiliki relatif sedikit pengaruh pada sifat elektronik. Selain itu, sering bisa penting adalah valensi yang memiliki atom yang mengambil bagian dalam proses transfer biaya, dan struktur kisi kristal.

Tergantung pada jenis dan jumlah kotoran dapat berubah dan rasio antara jumlah lubang dan elektron. Oleh karena itu, bahan semikonduktor harus selalu hati-hati dipilih untuk mencapai hasil yang diinginkan. Hal ini didahului oleh sejumlah besar perhitungan, dan kemudian percobaan. Partikel yang paling disebut pembawa mayoritas, minoritas.

Pengenalan dosis kotoran ke dalam perangkat semikonduktor memungkinkan untuk mendapatkan sifat yang diinginkan. Cacat pada Semikonduktor mungkin juga kondisi listrik tidak aktif atau aktif. Penting di sini adalah dislokasi, atom interstitial dan kekosongan. Cair dan bentuk non-kristalin konduktor bereaksi kotoran berbeda dari kristal. Kurangnya struktur kaku akhirnya menghasilkan apa yang pindah atom mengakuisisi valensi yang berbeda. Ini akan berbeda dari satu dengan yang itu awalnya Bumiputera berupaya menumbuhkan hubungan mereka. Atom menjadi tidak menguntungkan untuk memberikan atau melampirkan elektron. Dalam kasus seperti itu, itu menjadi tidak aktif dan, oleh karena itu, semikonduktor pengotor memiliki kesempatan lebih besar kegagalan. Hal ini mengarah pada fakta bahwa tidak mungkin untuk mengubah jenis konduktivitas melalui doping dan untuk membuat, misalnya, p-n-junction.

Beberapa semikonduktor amorf dapat mengubah sifat elektronik mereka di bawah pengaruh doping. Tapi itu memperlakukan mereka ke tingkat yang jauh lebih rendah daripada kristal. Kepekaan terhadap doping elemen amorf dapat ditingkatkan dengan mengolah. Pada akhirnya, harus disebutkan bahwa karena panjang dan kerja keras pengotor semikonduktor tetap menyajikan sejumlah karakteristik dengan hasil yang baik.

Statistik elektron dalam semikonduktor

Ketika ada kesetimbangan termodinamika, jumlah lubang dan elektron ditentukan secara eksklusif oleh suhu parameter struktur band dan konsentrasi kotoran aktif elektrik. Ketika rasio dihitung, diyakini bahwa beberapa partikel akan berada di pita konduksi (di akseptor atau donor tingkat). Juga diperhitungkan fakta bahwa bagian dapat meninggalkan wilayah valensi, dan ada terbentuk kesenjangan.

daya konduksi

Dalam semikonduktor, selain elektron sebagai pembawa muatan dapat melakukan dan ion. Tapi konduktivitas listrik mereka dalam kebanyakan kasus diabaikan. Satu-satunya superprovodniki ionik dapat menyebabkan pengecualian. Semikonduktor tiga utama mekanisme transfer elektron:

1. Zona utama. Dalam hal ini, elektron bergerak karena perubahan energi dalam area yang diizinkan.
2. Hopping transportasi negara lokal.
3. Polaron.

exciton

Lubang dan elektron dapat membentuk keadaan terikat. Hal ini disebut Wannier-Mott. Dalam hal ini energi foton, yang sesuai dengan keunggulan penyerapan jatuh pada besarnya resolusi kopling. Dengan cukup intensitas cahaya dalam semikonduktor dapat membentuk sejumlah besar excitons. Dengan peningkatan cairan elektron-lubang mengembun konsentrasi dan bentuk mereka.

Permukaan semikonduktor

Kata-kata ini menunjukkan beberapa lapisan atom, yang terletak dekat batas perangkat. sifat permukaan yang berbeda dari bulk. Kehadiran lapisan istirahat simetri translasi kristal. Hal ini menyebabkan apa yang disebut negara permukaan dan polaritons. Mengembangkan tema yang terakhir, harus lebih untuk memberitahu dan sekitar spin dan gelombang getaran. Karena aktivitas kimia bersembunyi lapisan permukaan mikroskopis luar molekul atau atom yang telah terserap dari lingkungan. Mereka juga menentukan sifat-sifat dari beberapa lapisan atom. Untungnya, penciptaan teknologi vakum ultra-tinggi, di mana merupakan komponen semikonduktor, memungkinkan untuk mendapatkan dan mempertahankan selama beberapa jam, permukaan yang bersih, yang positif mempengaruhi kualitas produk.

Semikonduktor. Suhu mempengaruhi resistensi

Ketika suhu meningkat logam, dan meningkatkan perlawanan mereka. Dengan semikonduktor, yang terjadi adalah sebaliknya - di bawah kondisi yang sama, pilihan ini mereka akan berkurang. Intinya di sini adalah bahwa konduktivitas listrik dalam setiap materi (dan karakteristik ini berbanding terbalik dengan perlawanan) tergantung pada apakah biaya operator saat ini, pada kecepatan gerakan di bidang listrik, dan jumlah mereka dalam satuan volume bahan.

Unsur-unsur semikonduktor meningkat sebagai suhu meningkatkan konsentrasi partikel, sehingga meningkatkan konduktivitas termal dan ketahanan menurun. Anda dapat memeriksa ini di hadapan sederhana set fisikawan muda dan bahan yang diperlukan - silikon atau germanium, juga dapat diambil dan dibuat dari semikonduktor mereka. Peningkatan suhu akan mengurangi resistensi mereka. Untuk memverifikasi ini, Anda perlu untuk persediaan pada alat ukur yang akan melihat semua perubahan. Ini umumnya terjadi. Mari kita lihat beberapa perwujudan tertentu.

Perlawanan dan ionisasi elektrostatik

Hal ini disebabkan tunneling elektron melewati penghalang yang sangat sempit yang menyediakan sekitar seperseratus mikrometer. Hal ini terletak di antara tepi pita energi. Penampilannya hanya mungkin bila membungkuk band energi, yang terjadi hanya di bawah pengaruh medan listrik yang kuat. Setelah tunneling terjadi (yang merupakan efek mekanika kuantum), elektron melewati potensial penghalang sempit, dan tidak mengubah energi mereka. Ini memerlukan peningkatan konsentrasi pembawa muatan, dan di kedua zona: konduksi dan valensi. Jika proses ini adalah untuk mengembangkan ionisasi elektrostatik, bisa ada gangguan dari terowongan semikonduktor. Selama proses ini akan mengubah perlawanan dari semikonduktor. Ini adalah reversibel, dan segera setelah medan listrik dimatikan, semua proses dikembalikan.

Perlawanan dan dampak ionisasi

Dalam hal ini, lubang dan elektron dipercepat sampai diuji jalan bebas di bawah pengaruh medan listrik yang kuat terhadap nilai-nilai yang berkontribusi terhadap ionisasi dari atom dan pecahnya salah satu ikatan kovalen (primer atau atom pengotor). Dampak ionisasi terjadi seperti longsor dan longsoran pembawa muatan multiply. Jadi lubang yang baru dibuat dan elektron dipercepat oleh arus listrik. Nilai saat ini di hasil akhir dikalikan dengan koefisien dampak ionisasi, yang merupakan jumlah pasangan elektron-lubang yang terbentuk di salah satu pembawa muatan segmen jalan. Perkembangan proses ini akhirnya mengarah pada semikonduktor avalanche breakdown. Hambatan dari semikonduktor juga berubah, tetapi, seperti dalam kasus terowongan breakdown, reversibel.

Penggunaan semikonduktor dalam praktek

Pentingnya tertentu elemen ini harus dicatat dalam teknologi komputer. Hampir tidak ada keraguan bahwa Anda tidak akan tertarik pada pertanyaan tentang apa adalah semikonduktor, jika tidak keinginan untuk mandiri menaikkan subjek dengan penggunaan mereka. Tidak mungkin untuk membayangkan karya lemari es modern, televisi, monitor komputer tanpa semikonduktor. tidak bisa tanpa mereka, dan teknik otomotif canggih. Mereka juga digunakan dalam teknologi penerbangan dan ruang. Memahami semikonduktor apa, betapa pentingnya mereka? Tentu saja, kita tidak bisa mengatakan bahwa hanya unsur-unsur penting dari peradaban kita, tetapi juga meremehkan mereka tidak layak.

Penggunaan semikonduktor dalam praktek, karena lebih banyak dan sejumlah faktor, di antaranya luas dari bahan dari mana mereka dibuat, dan kemudahan pengolahan dan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, dan fitur-fitur teknis lainnya yang membuat pilihan para ilmuwan yang bekerja pada peralatan elektronik, menghentikan mereka.

kesimpulan

Kami telah diperiksa secara detail apa semikonduktor, bagaimana mereka bekerja. Dasar perlawanan mereka meletakkan proses fisik dan kimia yang kompleks. Dan Anda dapat melihat bahwa fakta-fakta tidak memberikan sebagaimana dimaksud dalam Pasal sepenuhnya memahami bahwa semikonduktor seperti, karena alasan sederhana bahwa ilmu pengetahuan bahkan belum mempelajari kekhususan pekerjaan mereka sampai akhir. Tapi kita tahu sifat dasar mereka dan karakteristik, yang memungkinkan kita untuk menempatkan mereka ke dalam praktek. Oleh karena itu, Anda dapat mencari bahan dan semikonduktor untuk bereksperimen dengan mereka, berhati-hati. Siapa tahu, mungkin di Anda terlelap peneliti yang besar?!