Wat is een halfgeleider? weerstand halfgeleider-

Wat is een halfgeleidermateriaal? Wat zijn de kenmerken van? Wat is de fysica van halfgeleiders? Als ze zijn gebouwd? Wat is de geleidbaarheid van halfgeleiders? Wat zijn de fysieke kenmerken die zij bezitten?

Wat is de naam van halfgeleiders?

Het verwijst naar materialen die geen elektriciteit zo goed geleiden, evenals metalen kristallijn. Maar dit cijfer is beter dan zijn isolatoren. Deze kenmerken zijn het gevolg van het aantal mobiele providers. Als we kijken naar, in het algemeen, bestaat er een sterke gehechtheid aan de kernen. Echter, wanneer toegediend in een geleider aantal atomen, bijvoorbeeld antimoon, waarbij een overmaat aan elektronen heeft deze positie wordt gecorrigeerd. Bij gebruik van indium bereid elementen met een positieve lading. Al deze eigenschappen worden veel gebruikt in transistors - speciale inrichtingen, die kunnen versterken, blok of langs een stroom in slechts één richting. Als we kijken naar het NPN-type element kan aanzienlijk worden opgemerkt grotere rol die belangrijk bij de transmissie van zwakke signalen.

Ontwerpkenmerken die elektrisch semi-geleiders

Dirigenten hebben veel vrije elektronen. Isolatoren ze waren nauwelijks bezitten. Halfgeleiders en eveneens een bepaalde hoeveelheid vrije elektronen en geeft een positieve lading, die klaar zijn om de vrijgemaakte deeltjes te accepteren. En nog belangrijker - ze droegen allemaal een elektrische stroom. voorheen als NPN-transistor - onmogelijk enkel halfgeleiderelement. Zo zijn er meer PNP-transistoren en diodes.

Als we praten over de laatste Kortom, het is een element dat signalen in slechts één richting kan overbrengen. Ook kan de diode AC om te zetten in DC. Wat is het mechanisme van deze transformatie? En waarom het beweegt slechts in één richting? Ongeacht waar sprake is van een huidige, elektronen en gaten kunnen of te verspreiden, of ga vooruit. In het eerste geval door de toegenomen afstand toevoer onderbroken is en daardoor overgedragen dragers negatieve spanning in slechts één richting, dat wil zeggen de geleidbaarheid van halfgeleiders unilateraal. Immers kan de huidige worden doorgegeven indien de samenstellende deeltjes dichtbij. En dit is alleen mogelijk als de stroomvoorziening aan de ene kant. Dit zijn de soorten van halfgeleiders bestaan en worden gebruikt op het moment.

bandstructuur

Elektrische en optische eigenschappen van geleiders samen met het feit dat bij het vullen de energieniveaus van elektronen gescheiden van de mogelijke toestanden van de bandgap. Wat zijn haar trekken? Het feit dat er geen bandgap energieniveaus. Met onzuiverheden en structurele defecten kan worden veranderd. Hogere volledige band heet valentie. Gevolgd door een besluit, maar leeg. Het heet de geleidingsband. Fysica van halfgeleiders - een zeer interessant onderwerp, en in het kader van artikel wordt goed bedekt.

toestand van de elektronen

Het maakt gebruik van concepten zoals het aantal van de toegestane band en de quasi-momentum. De structuur wordt bepaald door de eerste dispersie. Hij zegt dat op het van invloed op de energie-afhankelijkheid van de quasimomentum. Indien dus de valentieband volledig gevuld door elektronen (die een lading in een halfgeleider dragen), zeggen we dat er geen elementaire excitaties. Als om welke reden de deeltjes niet betekent dat er een positief geladen quasiparticle - pass of gat. Zij zijn de ladingsdragers in halfgeleiders in de valentieband.

gedegenereerde zone

De valentieband in een typische geleider is zesvoudig gedegenereerd. Dit is exclusief de spin-orbit interactie en alleen wanneer het kristal momentum nul is. Het kan worden afgesplitst onder dezelfde omstandigheden voor het tweemaal en viervoudige gedegenereerde band. De energie tussenruimte wordt de energie van de spin-orbit splitsing.

Onzuiverheden en defecten in halfgeleiders

Ze kunnen elektrisch inactieve of actief zijn. Met behulp van de eerste kunt u in halfgeleiders te krijgen positieve of negatieve lading, die kan worden gecompenseerd door de opkomst van een gat in de valentieband of een elektron in de geleidingsband. Inactieve onzuiverheden zijn neutraal, en ze hebben relatief weinig invloed op de elektronische eigenschappen. Bovendien kan het vaak belangrijk de valentie waarvan atomen die deelnemen aan de lading overdrachtsproces en de structuur van het kristalrooster.

Afhankelijk van het type en de hoeveelheid onzuiverheden kunnen veranderen en de verhouding tussen het aantal gaten en elektronen. Daarom halfgeleidermaterialen altijd zorgvuldig geselecteerd om het gewenste resultaat te bereiken. Dit wordt voorafgegaan door een groot aantal berekeningen, en vervolgens de experimenten. Deeltjes die het meest genoemd meerderheid dragers, zijn minderheid.

Gedoseerd inbrengen van verontreinigingen in de halfgeleiderinrichting mogelijk om de gewenste eigenschappen te verkrijgen. Defecten in halfgeleiders kunnen ook inactieve of actieve elektrische conditie. Belangrijk hierbij is de dislocatie, interstitiële atoom en een vacature. Vloeibare en niet-kristallijne geleiders reageren verontreinigingen anders dan kristallijn. Het ontbreken van een stijve constructie resulteert uiteindelijk in welk licht de atoom krijgt een andere valentie. Het zal verschillen van degene waarmee het oorspronkelijk was doordrenkt van hun banden zijn. Atom wordt onrendabel om te geven of te bevestigen het elektron. In een dergelijk geval inactief en derhalve de onzuiverheid halfgeleiders hebben een grotere kans op mislukking. Dit leidt tot het feit dat het onmogelijk is om het geleidingstype veranderen door doping te creëren, bijvoorbeeld, p-n-overgang.

Sommige amorfe halfgeleiders kunnen hun elektronische eigenschappen veranderen onder invloed van doping. Maar het behandelt ze in veel mindere mate dan bij kristallijn. Gevoeligheid voor doping amorfe elementen kunnen worden verbeterd door de verwerking. Uiteindelijk moet worden opgemerkt dat als gevolg van de lange en hard werken onzuiverheden halfgeleiders toch weer een aantal kenmerken met goede resultaten.

Ploegen elektronen in de halfgeleider

Bij een thermodynamisch evenwicht, wordt het aantal gaten en elektronen uitsluitend bepaald door de temperatuur van de bandstructuur parameters en de concentratie aan elektrisch actieve verontreinigingen. Wanneer de verhouding wordt berekend, wordt aangenomen dat sommige van de deeltjes in de geleidingsband (de acceptor of donor). Wordt ook rekening gehouden met het feit dat het deel op het grondgebied van de waardigheid kunnen verlaten, en er ontstaan gaten.

geleidingsvermogen

In halfgeleiders, kan naast elektronen ladingdragers voeren en ionen. Maar hun elektrische geleidbaarheid in de meeste gevallen te verwaarlozen. De enige ionische superprovodniki kan een uitzondering veroorzaken. De halfgeleiders zijn drie belangrijke elektronoverdrachtmechanisme:

1. De hoofdzone. In dit geval, de elektronen in beweging als gevolg van de verandering van de energie binnen een toegestane zone.
2. Hoppen transport van gelokaliseerde toestanden.
3. Polaron.

exciton

Gat en elektron kan een gebonden toestand te vormen. Het heet Wannier-Mott. In dit geval is de foton-energie, wat overeenkomt met een absorptierand valt op de grootte van de koppeling resolutie. Met voldoende lichtintensiteit in halfgeleiders kan een aanzienlijke hoeveelheid excitonen te vormen. Bij toename van de concentratie condenseren en vormen elektron-gat vloeistof.

Het oppervlak van het halfgeleider

Deze woorden geven verschillende atomaire lagen, die zijn gelegen nabij de begrenzing van de inrichting. Oppervlakte-eigenschappen verschillend van de bulk. De aanwezigheid van deze lagen breekt translatiesymmetrie van het kristal. Dit leidt tot de zogenaamde oppervlak staten en polaritonen. Het ontwikkelen van het thema van de laatste, moet meer te vertellen en over de spin en vibratiegolven zijn. Vanwege zijn chemische activiteit verbergen microscopische oppervlaktelaag buiten moleculen of atomen die zijn geadsorbeerd uit de omgeving. Ze hebben ook de eigenschappen van de weinige atomaire lagen te bepalen. Gelukkig is de totstandbrenging van ultrahoge vacuümtechniek, waarbij zijn halfgeleidercomponenten, laat te verkrijgen en te behouden gedurende enkele uren, schoon oppervlak, waarbij de kwaliteit van de producten positief beïnvloedt.

Semiconductor. De temperatuur beïnvloedt de weerstand

Wanneer de temperatuur van het metaal toeneemt, en verhoogt de weerstand. Met halfgeleiders, het tegendeel is waar - onder dezelfde voorwaarden, deze optie zij zal afnemen. Het punt is dat de elektrische geleiding in een materiaal (en dit kenmerk omgekeerd evenredig met de weerstand) afhankelijk van of de laadstroom dragers zijn van de snelheid van beweging in het elektrische veld, en hun aantal in een eenheidsvolume van het materiaal.

De halfgeleiderelementen toeneemt wanneer de temperatuur verhoogt de concentratie van de deeltjes, waardoor de thermische geleidbaarheid toeneemt en de weerstand afneemt. U kunt dit controleren in het bijzijn van eenvoudige set jonge natuurkundige en het nodige materiaal - silicium of germanium, ook kan worden genomen en gemaakt van een halfgeleider hen. Een stijging van de temperatuur zullen hun weerstand te verminderen. Om dit te controleren, moet je voorraad op de meetinstrumenten die alle veranderingen zullen zien. Dit is meestal het geval. Laten we eens kijken naar een paar van de specifieke uitvoeringsvormen.

Verzet en elektrostatische ionisatie

Dit komt door tunnelen van elektronen die door een zeer smalle barrière die ongeveer een honderdste micrometer verschaft. Het ligt tussen de randen van de energiebanden. Het uiterlijk is alleen mogelijk bij het buigen energiebanden, die alleen optreedt onder invloed van een sterk elektrisch veld. Zodra tunnelen optreedt (dat wil zeggen een kwantummechanische effect), de elektronen passeren de potentiaalbarrière smal, en niet hun energie te veranderen. Dit leidt tot een verhoging van de concentratie van ladingsdragers en in beide zones: de geleiding en valentie. Als het proces is om de elektrostatische ionisatie ontwikkelen, kan een verdeling van de halfgeleider tunnel. Daarbij zal de weerstand van de halfgeleider te veranderen. Het is omkeerbaar, en zodra het elektrisch veld wordt uitgeschakeld, worden alle processen hersteld.

Verzet en ionisatie

In dit geval worden de gaten en de elektronen versneld totdat getest vrije baan onder invloed van een sterk elektrisch veld aan de waarden die bijdragen tot ionisatie van de atomen en de breuk van een van de covalente bindingen (primair of verontreiniging voorstelt). Ionisatie optreedt als een lawine en het lawine vermenigvuldigen ladingsdragers. Dus de nieuw gecreëerde gaten en elektronen versneld door de elektrische stroom. De stroomwaarde van het eindresultaat wordt vermenigvuldigd met de coëfficiënt ionisatie, het aantal elektron-gat paren die gevormd zijn op een segment van de ladingdrager pad. De ontwikkeling van dit proces uiteindelijk leidt tot halfgeleiders lawinedoorslag. De weerstand van halfgeleiders verandert ook, maar zoals bij tunnel afbraak, omkeerbaar.

Het gebruik van halfgeleiders in de praktijk

Het bijzondere belang van deze elementen dient te worden opgemerkt in de computertechnologie. Bijna geen twijfel over bestaan dat zou je niet geïnteresseerd in de vraag wat is de halfgeleiders, zo niet de wens om het onderwerp met het gebruik ervan onafhankelijk te verhogen. Het is onmogelijk om het werk van de moderne koelkasten, televisies, computermonitoren voorstellen zonder halfgeleiders. Kan niet zonder hen, en geavanceerde automotive engineering. Ze worden ook gebruikt in de lucht- en ruimtevaarttechniek. Begrijpen wat halfgeleiders zijn, hoe belangrijk ze zijn? Natuurlijk kunnen we niet zeggen dat het alleen de essentiële elementen van onze beschaving, maar ook onderschat hen is het niet waard.

Het gebruik van halfgeleiders in de praktijk, als gevolg van meer en een aantal factoren, waaronder de wijdverbreide van het materiaal waaruit ze zijn gemaakt, en het gemak van de verwerking en om het gewenste resultaat te verkrijgen, en andere technische functies die de keuze van de wetenschappers die op de elektronische apparatuur werkte maken, hield hen tegen.

conclusie

We hebben in detail wat halfgeleiders, hoe ze werken onderzocht. De basis van hun weerstand gelegd complexe fysische en chemische processen. En je kunt merken dat de feiten niet op te geven, zoals beschreven in artikel volledig te begrijpen dat een dergelijke halfgeleiders, om de eenvoudige reden dat de wetenschap de eigenaardigheden van hun werk nog niet eens heeft gestudeerd aan het einde. Maar we weten dat hun fundamentele eigenschappen en kenmerken, die ons in staat om ze in praktijk te brengen. Daarom kunt u zoeken naar materialen en halfgeleiders te experimenteren met hen, voorzichtig. Wie weet, misschien in sluimeren u geweldige onderzoeker?!