Ce semiconductori cu semiconductori de rezistență

Ce este un material semiconductor? Care sunt sale caracteristici? Ce este fizica de semiconductori? Pe măsură ce sunt construite? Care este conductivitatea semiconductorilor? Care sunt atributele fizice pe care le posedă?

Ceea ce se numește semiconductori?

Se referă la materiale cristaline care nu conduc electricitatea atât de bine, la fel ca și metale. Cu toate acestea, această cifră este mai bună decât sunt izolatoare. Aceste caracteristici se datorează numărului de operatori de telefonie mobilă. Dacă luăm în considerare, în general, există un atașament puternic pentru nuclee. Cu toate acestea, atunci când se administrează într-un conductor mai mulți atomi, de exemplu, antimoniu, care are un exces de electroni, această poziție va fi corectată. Atunci când se utilizează indiu elemente cu o sarcină pozitivă pregătită. Toate aceste proprietăți sunt utilizate pe scară largă în tranzistori - dispozitive speciale, care pot spori, bloca sau trece un curent într-o singură direcție. Dacă luăm în considerare elementul de tip NPN, se poate observa în mod considerabil consolidează rolul pe care este deosebit de important în transmiterea semnalelor slabe.

Caracteristici de proiectare care au electric semi-conductori

Conductorii au o mulțime de electroni liberi. Izolatori ei erau cu greu posedă. Semiconductori și, de asemenea, conțin o anumită cantitate de electroni liberi și trece cu o sarcină pozitivă, care sunt gata să accepte particulele eliberate. Si cel mai important - ele conduc curentul electric. Considerate anterior de tip tranzistor NPN - nu este posibil singur element semiconductor. Deci, există mai multe PNP tranzistori și diode.

Dacă vorbim despre ultima scurt, este un element care poate transmite semnale într-o singură direcție. De asemenea, dioda poate converti AC DC. Care este mecanismul acestei transformări? Și de ce se mișcă într-o singură direcție? Indiferent de locul în care există un curent, electronii și pot apărea spații libere sau se dispersează, sau merge mai departe. În primul caz datorită ofertei crescut furaje la distanță este întreruptă și, prin urmare, sunt transmise purtători de tensiune negativă într-o singură direcție, adică conductivitatea semiconductorilor este unilaterala. La urma urmei, curentul poate fi transmis numai în cazul în care particulele constituente se află în apropiere. Și acest lucru este posibil numai în cazul în care alimentarea cu curent pe de o parte. Acestea sunt tipurile de semiconductori există și sunt utilizate în acest moment.

structura de bandă

Proprietățile electrice și optice ale conductoarelor asociate cu faptul că, atunci când umplerea nivelele de energie ale electronilor sunt separate de stările posibile ale bandgap. Care sunt caracteristicile ei? Faptul că nu există nici un nivel de energie bandgap. Cu impurități și defecte structurale poate fi modificată. bandă completă mai mare se numește valență. Urmat de rezoluție, dar goale. Acesta se numește banda de conducție. Fizica semiconductorilor - un subiect foarte interesant, și în cadrul articolului este bine acoperit.

stare de electroni

Acesta utilizează concepte, cum ar fi numărul de benzii permise și cvasi-impuls. Structura este determinată de prima dispersie. El spune că pe ea afectează dependența energetică a quasimomentum. Astfel, în cazul în care banda de valență este complet umplut de electroni (care transporta o sarcină într-un semiconductor), noi spunem că nu există excitații elementare. Dacă din anumite motive, particulele nu sunt, înseamnă că există un quasiparticle încărcat pozitiv - să treacă sau gaura. Ele sunt purtătorii de sarcină în semiconductori în banda de valență.

zona degenerată

Banda de valență într-un conductor tipic este degenerată de șase ori. Aceasta exclude interacțiunea spin-orbită și numai atunci când impulsul de cristal este zero. Acesta poate fi scindat în aceleași condiții pentru banda degenerată de două ori și de patru ori. Spațiul de energie dintre ele se numește energia despicării de spin-orbită.

Impuritatile si defectele in semiconductori

Ele pot fi inactiv electric sau activ. Folosind primul vă permite să obțineți în semiconductori sarcină pozitivă sau negativă, care poate fi compensată prin apariția unei găuri în banda de valență sau un electron în banda de conducție. impurități inactive sunt neutre, iar ei au o influență relativ scăzută asupra proprietăților electronice. Mai mult decât atât, acesta poate fi de multe ori de o importanță este valența care au atomi care iau parte la procesul de transfer de sarcină, precum și structura rețelei cristaline.

În funcție de tipul și cantitatea de impurități se poate schimba, iar raportul dintre numărul de găuri și electroni. Prin urmare, materialele semiconductoare trebuie întotdeauna să fie atent selectate pentru a obține rezultatul dorit. Acest lucru este precedat de un număr mare de calcule, și ulterior experimentele. Particulele care cele mai numite purtători majoritari, sunt minoritari.

introducerea dozați de impurități în dispozitivul semiconductor permite obținerea proprietăților dorite. Defecte in Semiconductors pot fi, de asemenea stare electrică inactivă sau activă. Important aici este dislocare, atomul interstițială și un post vacant. conductoarele lichide și necristaline reacționează diferit decât impuritățile cristaline. Lipsa unei structuri rigide în cele din urmă duce la ceea ce sa mutat atom capătă o valență diferită. Acesta va fi diferit de cel cu care a fost inițial imbues legăturile lor. Atom devine neprofitabilă pentru a da sau atașați de electroni. Într-un astfel de caz, acesta devine inactiv și, prin urmare, semiconductorii de impurități au șanse mai mari de eșec. Aceasta conduce la faptul că este imposibil să se schimbe tipul de conductivitate prin dopaj și pentru a crea, de exemplu, p-n-joncțiune.

Unele semiconductori amorfe pot schimba proprietățile lor electronice sub influența dopajului. Dar le tratează într-o măsură mult mai mică decât la cristalin. Sensibilitatea la dopaj elemente amorfe pot fi îmbunătățite prin procesare. În cele din urmă, trebuie menționat că, din cauza lungi și grele de lucru semiconductori de impurități prezintă totuși o serie de caracteristici cu rezultate bune.

Statistica de electroni din materiale semiconductoare

Atunci când există un echilibru termodinamic, numărul de găuri și electroni este determinată exclusiv de temperatura parametrilor de structură de bandă și concentrația de impurități electric active. Când raportul se calculează, se crede că unele particule vor fi în banda de conducție (în nivelul acceptor sau donor). Este, de asemenea, luat în considerare faptul că o parte poate părăsi teritoriul valenta, și sunt formate lacune.

conductibilitate

În semiconductori, în afară de electroni ca purtători de sarcină se pot efectua și de ioni. Dar conductivitatea lor electrică, în cele mai multe cazuri neglijabile. Singura superprovodniki ionică poate provoca o excepție. Semiconductorii sunt trei principalul mecanism de transfer de electroni:

1. Zona principală. În acest caz, electronii în mișcare datorită schimbării energiei sale într-o zonă autorizată.
2. Hopping transportul stărilor localizate.
3. Polaron.

Gaura și electronul poate forma o stare legată. Este numit Wannier-Mott. Energia fotonului, ceea ce corespunde unei muchii de absorbție cade pe mărimea rezoluției de cuplare. Cu o intensitate suficientă de lumină în semiconductori pot forma o cantitate semnificativă de excitoni. Cu o creștere în lichidul lor electron-hole condens concentrație și formă.

Suprafața semiconductorului

Aceste cuvinte indică mai multe straturi atomice, care sunt situate în apropierea limitei dispozitivului. Proprietățile de suprafață diferite de cea mai mare parte. Prezența acestor straturi rupe simetrie de translație a cristalului. Acest lucru conduce la așa-numitele stări de suprafață și polaritons. Dezvoltarea temei din urmă, ar trebui să fie mai mult pentru a spune și despre spin și valuri de vibrație. Datorită activității sale chimice ascunde strat superficial microscopice in afara de molecule sau atomi care au fost adsorbite din mediu. Acestea determină, de asemenea, proprietățile câteva straturi atomice. Din fericire, crearea de tehnologie de ultra-înaltă vid, în care sunt componente semiconductoare, permite să se obțină și să mențină timp de mai multe ore, suprafață curată, care afectează în mod pozitiv calitatea produselor.

Semiconductor. Temperatura afectează rezistența

Când temperatura crește de metal și crește rezistența lor. Cu semiconductori, opusul este adevărat - în aceleași condiții, această opțiune va scădea. Problema este că conductivitatea electrică în orice material (și această caracteristică invers proporțională cu rezistența) depinde dacă purtătorii curent de sarcină sunt, pe viteza de deplasare în câmpul electric și a numărului acestora într-o unitate de volum de material.

Elementele semiconductoare crește pe măsură ce temperatura crește concentrația particulelor, crescând astfel conductivitatea termică și rezistența scade. Puteți verifica acest lucru în prezența fizician simplu set tânăr și materialul necesar - siliciu sau germaniu, de asemenea, pot fi luate și a făcut dintr-un semiconductor le. O creștere a temperaturii va reduce rezistența lor. Pentru a verifica acest lucru, trebuie să stoc pe instrumentele de măsurare care se vor vedea toate modificările. Acesta este, în general cazul. Să ne uităm la câteva exemple de realizare specifice.

Rezistența și ionizare electrostatic

Acest lucru se datorează tunelare de electroni care trec printr-o barieră foarte îngustă, care asigură aproximativ o sutime de micrometri. Acesta este situat între marginile benzilor de energie. Aspectul său este posibilă doar atunci când îndoirea benzilor de energie, care are loc numai sub influența unui câmp electric puternic. Odată ce se produce tunelare (adică un efect mecanic cuantic), electronii trec prin bariera de potențial este îngust, și nu se schimba energia. Acest lucru atrage după sine o creștere a concentrației de purtători de sarcină, și în ambele zone: conducție și de valență. În cazul în care procesul este de a dezvolta ionizarea electrostatică, poate exista o defalcare a tunelului semiconductoare. In timpul acestui proces se va schimba rezistența semiconductorului. Este reversibil, și de îndată ce câmpul electric este oprit, toate procesele sunt restaurate.

Rezistența și impactul ionizare

În acest caz, găurile și electronii sunt accelerate până testate cale liberă sub influența unui câmp electric puternic la valorile care contribuie la ionizarea atomilor și ruptura unuia dintre legăturile covalente (primare sau atom de impuritate). Ionizarea cu impact apare ca o avalanșă și avalanșă purtătorilor de sarcină se înmulțesc. Astfel, găurile și electronii nou create accelerat de curentul electric. Valoarea curentă în rezultatul final se înmulțește cu un coeficient de ionizare de impact, care este numărul de perechi electron-gol, care sunt formate pe unul din segmentul de cale purtător de sarcină. Dezvoltarea acestui proces în cele din urmă duce la dereglarea avalanșă semiconductoare. Rezistența semiconductorilor se schimbă, dar, ca și în cazul defectării tunel, reversibile.

Utilizarea de semiconductori în practică

Importanța deosebită a acestor elemente ar trebui să fie remarcat în tehnologia informatică. Aproape nici o îndoială că nu ar fi interesat de problema a ceea ce este semiconductorilor, în cazul în care nu dorința de a crește în mod independent subiectul cu utilizarea lor. Este imposibil să ne imaginăm activitatea de frigidere moderne, televizoare, monitoare de calculator fără semiconductori. Nu se poate face fără ele, și inginerie avansată auto. Acestea sunt, de asemenea, utilizate în tehnologia de aviație și spațiu. Înțelegeți ce semiconductori sunt, cât de importante sunt acestea? Desigur, nu putem spune că este doar elementele esențiale ale civilizației noastre, dar, de asemenea, subestima ei nu este în valoare.

Utilizarea de semiconductori, în practică, din cauza mai mult și o serie de factori, printre care pe scară largă a materialelor din care sunt realizate, și ușurința de prelucrare și pentru a obține rezultatul dorit, și alte caracteristici tehnice care fac alegerea oamenii de știință care au lucrat la echipament electronic, i-au oprit.

concluzie

Am analizat în detaliu ce semiconductori, modul în care acestea funcționează. Baza rezistenței lor stabilite procese fizice și chimice complexe. Și puteți observa că faptele nu dau așa cum este descris în articolul înțelege pe deplin că astfel de semiconductori, pentru simplul motiv că știința nu a studiat chiar particularitățile muncii lor până la sfârșit. Dar noi știm proprietățile lor de bază și caracteristici, care ne permit să le pună în practică. Prin urmare, puteți căuta materiale și semiconductori pentru a experimenta cu ei, fiind atent. Cine știe, poate că în voi dormi mare cercetător?!