Wat is 'n halfgeleier? weerstand halfgeleier

Wat is 'n halfgeleier materiaal? Wat is die funksies? Wat is die fisika van halfgeleiers? As hulle gebou? Wat is die geleiding van halfgeleiers? Wat is die fisiese eienskappe wat hulle besit?

Wat is die naam halfgeleiers?

Dit verwys na materiaal wat nie elektrisiteit so goed doen uit te voer, net soos metale kristallyne. Nog hierdie syfer is beter as is isolators. Hierdie eienskappe is te danke aan die aantal mobiele draers. As ons kyk na, in die algemeen, is daar 'n sterk verbintenis tot die kerne. Maar wanneer dit toegedien word in 'n dirigent verskeie atome, byvoorbeeld, antimoon, wat 'n oormaat elektrone het, hierdie posisie sal reggestel word. By die gebruik van indium voorberei elemente met 'n positiewe lading. Al hierdie eienskappe is wyd gebruik word in transistors - spesiale toestelle, wat kan verbeter, blok of verby 'n stroom in slegs een rigting. As ons kyk na die NPN-tipe element, kan dit aansienlik in ag geneem word versterk die rol wat is veral belangrik in die oordrag van swak seine.

Ontwerpkenmerke wat elektries halfgeleiers het

Dirigente het 'n baie vrye elektrone. Isolators hulle was skaars in besit te neem. Halfgeleiers en ook bevat 'n sekere bedrag van vrye elektrone en slaag met 'n positiewe lading, wat gereed is om die bevryde deeltjies aanvaar is. En die belangrikste - hulle almal gedra 'n elektriese stroom. voorheen beskou NPN-tipe transistor - nie moontlik enkele halfgeleier element. So, daar is meer PNP-transistors en diodes.

As ons praat oor die laaste kort, dit is 'n element wat seine in net een rigting kan stuur. Ook, kan die diode AC skakel na DC. Wat is die meganisme van hierdie transformasie? En waarom dit beweeg in net een rigting? Ongeag van waar daar 'n huidige, elektrone en gapings kan of versprei, of gaan vorentoe. In die eerste geval as gevolg van die verhoogde afstand voer toevoer onderbreek, en dus oorgedra draers negatiewe spanning in net een rigting, dit wil sê die geleiding van halfgeleiers is eensydige. Na alles, kan die huidige oorgedra word slegs indien die samestellende deeltjies is naby. En dit is slegs moontlik indien die huidige aanbod aan die een kant. Dit is die tipe halfgeleiers bestaan en gebruik word op die oomblik.

bandstruktuur

Elektriese en optiese eienskappe van geleiers wat verband hou met die feit dat, wanneer die vulling van die energievlakke van elektrone is geskei van die moontlike lande van die bandgaping. Wat is haar funksies? Die feit dat daar geen bandgaping energievlakke. Met onsuiwerhede en strukturele defekte dit verander kan word. Hoër volle orkes genoem valensie. Gevolg deur 'n resolusie, maar leeg. Dit staan bekend as die geleidingsband. Fisika van halfgeleiers - 'n baie interessante onderwerp, en in die raamwerk van artikel dit is goed bedek.

toestand van die elektrone

Dit maak gebruik van konsepte soos die aantal die toegelate band en die kwasi-momentum. Die struktuur word bepaal deur die eerste verspreiding. Hy sê dat op dit invloed op die energie-afhanklikheid van die quasimomentum. Dus, indien die valensieband heeltemal gevul deur elektrone (wat 'n lading in 'n halfgeleier dra), sê ons dat daar geen eenvoudige excitaties. As vir een of ander rede, die deeltjies is nie, beteken dit dat daar 'n positief gelaaide quasiparticle - slaag of gat. Hulle is die ladingdraers in halfgeleiers in die valensieband.

ontaard sone

Die valensieband in 'n tipiese dirigent is zesvoudig ontaard. Dit is uitgesluit die spin-baan interaksie en net vir die kristal momentum is nul. Dit kan gekleef onder dieselfde voorwaarde vir die dubbel en viervoudig ontaard band. Die energie spasiëring tussen hulle staan bekend as die energie van die spin-baan verdeel.

Onsuiwerhede en defekte in halfgeleiers

Hulle kan elektries onaktiewe of aktief wees. Die gebruik van die eerste kan jy in halfgeleiers te kry positiewe of negatiewe lading, wat kan geneutraliseer word deur die opkoms van 'n gat in die valensieband of 'n elektron in die geleidingsband. Onaktiewe onsuiwerhede is neutraal, en hulle het relatief min invloed op die elektroniese eienskappe. Daarbenewens kan dit dikwels van belang is die valensie van wat atome wat deelneem aan die lading oordrag proses, en die struktuur van die kristalrooster.

Afhangende van die tipe en hoeveelheid onsuiwerhede kan verander en die verhouding tussen die aantal gate en elektrone. Daarom, halfgeleier materiaal moet altyd noukeurig gekies om die gewenste resultaat te bereik. Dit word voorafgegaan deur 'n groot aantal berekeninge, en daarna die eksperimente. Deeltjies wat die meeste genoem meerderheid draers, is die minderheid.

Gedoseer bekendstelling van onsuiwerhede in die halfgeleier toestel toelaat om die gewenste eienskappe te verkry. Defekte in Halfgeleiers kan ook onaktiewe of aktiewe elektriese toestand wees. Belangrik hier is die ontwrigting, interstisiële atoom en 'n vakature. Vloeistof en noncrystalline dirigente reageer onsuiwerhede anders as kristallyne. Die gebrek aan 'n rigiede struktuur uiteindelik lei tot wat verskuif die atoom verkry 'n ander valensie. Dit sal verskil van die een waarmee dit was oorspronklik imbues hul bande wees. Atoom word nuttelose te gee of heg die elektron. In so 'n geval, dit onaktief is en dus die onreinheid halfgeleiers het 'n groter kans op mislukking. Dit lei tot die feit dat dit onmoontlik is om die geleiding tipe verander deur doping en te skep, byvoorbeeld, p-n-aansluiting.

Sommige amorfe halfgeleiers kan hul elektroniese eienskappe te verander onder die invloed van doping. Maar dit behandel hulle 'n veel mindere mate as om kristallyne. Sensitiwiteit vir doping amorfe elemente verbeter kan word deur die verwerking van. Uiteindelik, moet dit genoem word dat as gevolg van die lang en harde werk onreinheid halfgeleiers nogtans bied 'n aantal kenmerke met goeie resultate.

Statistiek van elektrone in die halfgeleier

Wanneer daar 'n termodinamiese ewewig, is die aantal gate en elektrone uitsluitlik bepaal deur die temperatuur van die band struktuur parameters en die konsentrasie van elektries aktiewe onsuiwerhede. Wanneer die verhouding bereken word, is dit geglo dat sommige van die deeltjies sal wees in die geleidingsband (in die ontvanger of skenker vlak). Is ook in ag geneem word van die feit dat die deel van die grondgebied van die valensie kan verlaat, en daar is gevorm gapings.

geleiding

In halfgeleiers, kan naas elektrone as ladingdraers voer en ione. Maar hul elektriese geleidingsvermoë in die meeste gevalle weglaatbaar. Die enigste ioniese superprovodniki kan 'n uitsondering veroorsaak. Die halfgeleiers is drie hoof elektronoordrag meganisme:

1. Die belangrikste sone. In hierdie geval, die elektrone in beweging te danke aan die verandering van sy energie binne 'n toegelate gebied.
2. Hop vervoer van gelokaliseerde state.
3. Polaron.

exciton

Die gat en die elektron kan 'n gebonde toestand te vorm. Dit staan bekend as Wannier-Mott. In hierdie geval die foton energie, wat ooreenstem met 'n opname rand val op die grootte van die koppeling resolusie. Met voldoende intensiteit van die lig in halfgeleiers kan 'n beduidende bedrag van excitonen vorm. Met 'n toename in hul konsentrasie kondenseer en vorm elektron-gat vloeistof.

Die oppervlak van die halfgeleier

Hierdie woorde dui verskeie atoom lae, wat geleë is naby die grens van die toestel. Oppervlak eienskappe verskil van die grootmaat. Die aanwesigheid van hierdie lae breek translasie simmetrie van die kristal. Dit lei tot die sogenaamde oppervlak state en polaritons. Die ontwikkeling van die tema van die laasgenoemde, moet meer om te vertel en oor die spin en vibrasie golwe wees. As gevolg van sy chemiese aktiwiteit wegkruip mikroskopiese oppervlak laag buite molekules of atome wat reeds geadsorbeer van die omgewing. Hulle het ook die eienskappe van die min atoom lae bepaal. Gelukkig het die skepping van ultra-hoë vakuum tegnologie, waarin halfgeleierkomponente, toelaat om te kry en in stand te hou vir 'n paar uur, skoon oppervlak, wat die gehalte van die produkte 'n positiewe invloed op.

Halfgeleier. Temperatuur beïnvloed die weerstand

Wanneer die temperatuur van die metaal verhoog, en verhoog hul weerstand. Met halfgeleiers, die teenoorgestelde is waar - onder dieselfde voorwaardes, hierdie opsie hulle sal afneem. Die punt hier is dat die elektriese geleiding in enige materiaal (en hierdie eienskap omgekeerd eweredig aan die weerstand) hang daarvan af of die aanklag huidige draers is, op die spoed van beweging in die elektriese veld, en van hulle aantal in 'n volume-eenheid van materiaal.

Die halfgeleier elemente verhoog as die temperatuur verhoog die konsentrasie van deeltjies, en daardeur die termiese geleidingsvermoë toeneem en die weerstand verminder. Jy kan dit gaan in die teenwoordigheid van 'n eenvoudige stel jong fisikus en die nodige materiaal - silikon of germanium, ook geneem kan word en gemaak van 'n halfgeleier hulle. 'N toename in temperatuur sal hul weerstand te verminder. Om dit te bevestig, moet jy om voorraad op die meetinstrumente wat al die veranderinge sal sien. Dit is oor die algemeen die geval. Kom ons kyk na 'n paar spesifieke belichaming.

Weerstand en elektrostatiese ionisasie

Dit is te danke aan tunneling van elektrone wat deur 'n baie klein versperring wat ongeveer 'n honderdste van mikrometer bied. Dit is geleë tussen die kante van die energie bands. Sy verskyning is slegs moontlik wanneer buig energie bands, wat kom net onder die invloed van 'n sterk elektriese veld. Sodra tonnel kom (dit is 'n kwantummeganiese effek), die elektrone beweeg deur die potensiaal versperring is smal, en dit nie hul energie te verander. Dit behels 'n toename in die konsentrasie van ladingdraers, en in beide sones: die geleiding en valensie. As die proses is om die elektrostatiese ionisasie ontwikkel, kan daar 'n uiteensetting van die halfgeleier tonnel wees. Tydens hierdie proses sal dit die weerstand van die halfgeleier verander. Dit is omkeerbaar, en so gou as die elektriese veld is afgeskakel, is al die prosesse herstel.

Weerstand en impak ionisasie

In hierdie geval, is die gate en die elektrone versnel totdat getoets gratis pad onder die invloed van 'n sterk elektriese veld by die waardes wat bydra tot ionisasie van die atome en die verbreking van een van die kovalente bindings (primêre of onreinheid atoom). Impak ionisasie plaasvind soos 'n stortvloed en dit lawine vermeerder ladingdraers. So het die nuutgeskepte gate en elektrone versnel deur die elektriese stroom. Die huidige waarde in die finale uitslag word vermenigvuldig met 'n koëffisiënt van impak ionisasie, wat is die aantal elektrone-gat pare wat gevorm word op een van die segment beheer draer pad. Die ontwikkeling van hierdie proses uiteindelik lei tot halfgeleier stortvloed uiteensetting. Die weerstand van halfgeleiers is ook verander, maar, soos in die geval van tonnel afbreek, omkeerbare.

Die gebruik van halfgeleiers in die praktyk

Die besondere belang van hierdie elemente moet in ag geneem word in rekenaartegnologie. Byna geen twyfel dat sou jy nie belangstel in die vraag van wat is die halfgeleiers wees, indien nie die begeerte om die onderwerp met die gebruik daarvan onafhanklik te samel. Dit is onmoontlik om die werk van die moderne yskaste, televisiestelle, rekenaar skerms dink sonder halfgeleiers. Kan dit nie doen sonder hulle, en gevorderde motor ingenieurswese. Hulle word ook gebruik in die lugvaart en ruimte-tegnologie. Verstaan wat halfgeleiers is, hoe belangrik dit is? Natuurlik, ons kan nie sê dat dit is net die noodsaaklike elemente van ons beskawing, maar ook onderskat hulle is nie die moeite werd.

Die gebruik van halfgeleiers in die praktyk, te danke aan meer en 'n aantal faktore, waaronder die wydverspreide van die materiaal waaruit dit gemaak, en gemak van die verwerking en die gewenste resultaat te verkry, en ander tegniese eienskappe wat die keuse van die wetenskaplikes wat op die elektroniese toerusting gewerk maak, gestop het.

gevolgtrekking

Ons het in detail wat halfgeleiers, hoe hulle werk ondersoek. Die basis van hul weerstand gelê komplekse fisiese en chemiese prosesse. En jy kan sien dat die feite gee nie, soos beskryf in artikel ten volle te verstaan dat so 'halfgeleiers, vir die eenvoudige rede dat die wetenskap die eienaardighede en gedrag van hul werk nie eens bestudeer om die einde. Maar ons weet hul basiese eienskappe en kenmerke, wat ons in staat stel om hulle in die praktyk. Daarom, kan jy soek vir materiaal en halfgeleiers te eksperimenteer met hulle, om versigtig te wees. Wie weet, dalk in sluimer jy groot navorser?!