Hvad er en halvleder? modstand halvleder

Hvad er et halvledermateriale? Hvad er dens funktioner? Hvad er fysik halvledere? Da de er bygget? Hvad er den ledningsevne af halvledere? Hvad er de fysiske egenskaber, de besidder?

Hvad der kaldes halvledere?

Det refererer til krystallinsk materiale, der ikke lede elektricitet så godt, som gør metaller. Alligevel dette tal er bedre end er isolatorer. Disse egenskaber er på grund af antallet af mobile tjenester. Hvis vi betragter generelt findes der en stærk tilknytning til kernerne. Men når de indgives i en leder flere atomer, for eksempel, antimon, som har et overskud af elektroner, denne stilling vil blive rettet. Når der anvendes indium fremstillet elementer med en positiv ladning. Alle disse egenskaber er meget udbredt i transistorer - særlige anordninger, som kan forøge, blokere eller passerer en strøm i kun én retning. Hvis vi ser på NPN-typen element, kan det observeres betydeligt styrker den rolle, som er særlig vigtig i transmissionen af svage signaler.

Konstruktionsmæssige begrænsninger, der har elektrisk halvledere

Ledere har en masse af frie elektroner. Isolatorer de var næppe besidder. Halvledere og også indeholde en vis mængde frie elektroner og passerer med en positiv ladning, som er klar til at acceptere de befriede partikler. Og vigtigst af alt - de alle gennemført en elektrisk strøm. Betragtes tidligere NPN-typen transistor - ikke muligt enkelt halvlederelement. Så er der flere PNP-transistorer og dioder.

Hvis vi taler om den sidste korte, det er et element, der kan sende signaler i én retning. Desuden kan dioden konvertere AC til DC. Hvad er den mekanisme af denne transformation? Og hvorfor den bevæger sig i én retning? Uanset hvor der er en aktuel, elektroner og huller kan eller fordele eller gå fremad. I det første tilfælde på grund af den forøgede afstand foderforsyning afbrydes, og derfor transmitteres bærere negativ spænding i kun én retning, dvs. ledningsevnen af halvledere er ensidig. Efter alt, kan strømmen transmitteres kun hvis de indgående partikler ligger tæt ved. Og dette er kun muligt, hvis det aktuelle udbud på den ene side. Det er de typer af halvledere eksisterer og anvendes i øjeblikket.

båndstruktur

Elektriske og optiske egenskaber af ledere er forbundet med den kendsgerning, at ved besættelse energiniveauerne af elektroner er adskilt fra de mulige tilstande af båndgab. Hvad er hendes træk? Det faktum, at der ikke er nogen båndgab energi niveauer. Med urenheder og strukturelle defekter det kan ændres. Højere fuld band kaldes valens. Efterfulgt af en resolution, men tom. Det kaldes overledning bandet. Fysik af halvledere - en meget interessant emne, og inden for rammerne af artiklen det er godt dækket.

tilstand af elektronerne

Det bruger begreber som nummeret på den tilladte bånd og kvasi-momentum. Strukturen bestemmes af den første dispersion. Han siger, at på det påvirker energiafhængighed af quasimomentum. Så hvis valens bandet er helt fyldt med elektroner (som bærer en ladning i en halvleder), siger vi, at der ikke er nogen elementære excitationer. Hvis en eller anden grund, er partiklerne ikke, betyder det, at der er et positivt ladet kvasipartikel - passere eller hul. De er de ladningsbærere i halvledere i valens båndet.

degenereret zone

Den valens band i en typisk leder er seksdoblet degenereret. Dette eksklusive spin-orbit interaktion og kun, når krystal momentum er nul. Det kan spaltes under de samme betingelser for den dobbelt og firedoblet degenereret band. Energien afstand mellem dem kaldes energien af spin-orbit opdelingen.

Urenheder og mangler i halvledere

De kan være elektrisk inaktive eller aktive. Brug den første giver dig mulighed for at komme i halvledere positiv eller negativ ladning, som kan blive opvejet af, at der opstår et hul i valens band eller en elektron i overledning bandet. Inaktive urenheder er neutrale, og de har relativt ringe indflydelse på de elektroniske egenskaber. Desuden kan det ofte være af betydning er valensen af som har atomer, der deltager i overførslen processen ladning og strukturen af krystalgitteret.

Afhængigt af typen og mængden af urenheder kan ændre og forholdet mellem antallet af huller og elektroner. Derfor halvledermaterialer bør altid omhyggeligt udvalgt for at opnå det ønskede resultat. Dette følger efter et stort antal beregninger, og efterfølgende eksperimenterne. Partikler, at de fleste såkaldte flertal luftfartsselskaber, er mindretal.

Doseret indføring af urenheder til halvlederindretningen det muligt at opnå de ønskede egenskaber. Defekter i halvledere kan også være inaktive eller aktive elektriske tilstand. Vigtigt her er den dislokation, interstitielle atom og en ledig stilling. Flydende og ikke-krystallinske ledere reagerer urenheder anderledes end krystallinsk. Manglen på en stiv struktur sidste ende resulterer i, hvad der bevægede atomet erhverver en anden valens. Det vil være forskelligt fra den ene, som det oprindeligt var indpoder deres bånd. Atom bliver urentabelt at give eller vedhæfte elektronen. I et sådant tilfælde bliver det inaktivt og derfor urenhedspartiklerne halvledere har større chancer for fiasko. Dette fører til, at det er umuligt at ændre ledningsevnen typen gennem doping og skabe, for eksempel p-n-overgang.

Nogle amorfe halvledere kan ændre deres elektroniske egenskaber under indflydelse af doping. Men det behandler dem i langt mindre grad end til krystallinsk. Følsomhed over for doping amorfe elementer kan forbedres ved behandling. I sidste ende bør det nævnes, at på grund af de lange og hårde arbejde urenheder halvledere alligevel præsenterer en række karakteristika med gode resultater.

Statistik over elektroner i halvleder

Når der er en termodynamisk ligevægt, er antallet af huller og elektroner udelukkende bestemmes af temperaturen af båndet struktur parametre og koncentrationen af elektrisk aktive urenheder. Når forholdet beregnes, antages det, at nogle af partiklerne vil være i ledningsbåndet (i acceptoren eller donoren niveau). Er også taget højde for, at den del kan forlade det område af valens, og der dannes huller.

ledningsevne

I halvledere, kan foruden elektroner som ladningsbærere udføre og ioner. Men deres elektriske ledningsevne i de fleste tilfælde ubetydelig. Den eneste ioniske superprovodniki kan forårsage en undtagelse. Halvlederne er tre vigtigste elektronoverførselsmekanismen:

1. Hovedzonen. I dette tilfælde elektronerne i bevægelse som følge af ændringen af sin energi inden for et tilladt område.
2. Hopping transport af lokaliserede tilstande.
3. Polaron.

exciton

Hullet og elektronen kan danne en bundet tilstand. Det kaldes Wannier-Mott. I dette tilfælde foton energi, hvilket svarer til en absorption kant falder på størrelsen af koblingen opløsning. Med tilstrækkelig lysintensitet i halvledere kan danne en betydelig mængde excitoner. Med en stigning i koncentrationen kondenserer og danner elektron-hul væske.

Overfladen af halvlederen

Disse ord indikerer flere atomare lag, som er placeret nær grænsen af indretningen. Overfladeegenskaber forskellige fra massen. Tilstedeværelsen af disse lag bryder translationssymmetri af krystallen. Dette fører til de såkaldte overflade stater og polaritoner. Udvikling temaet for den sidstnævnte, bør være mere at fortælle og om spin og vibrationelle bølger. På grund af dets kemiske aktivitet skjule mikroskopisk overfladelag uden for molekyler eller atomer, der er blevet adsorberet fra miljøet. De bestemmer også egenskaberne af de få atomare lag. Heldigvis, oprettelse af ultrahøjt vakuum teknologi, som er halvlederkomponenter, tillader at opnå og fastholde i flere timer, ren overflade, som positivt påvirker kvaliteten af produkterne.

Semiconductor. Temperatur påvirker modstanden

Når temperaturen af metalpartiklerne stiger, og øger deres modstand. Med halvledere, det modsatte er tilfældet - under de samme betingelser, denne mulighed, de vil falde. Pointen her er, at den elektriske ledningsevne i ethvert materiale (og denne egenskab omvendt proportional med modstanden) afhænger af, om ladestrømmen bærere er, på bevægelseshastigheden i det elektriske felt, og deres antal i en volumenenhed af materiale.

Halvlederelementerne stiger, når temperaturen øger koncentrationen af partikler, og derved øge den termiske ledningsevne og modstanden aftager. Du kan kontrollere dette ved tilstedeværelse af simpelt sæt ung fysiker og det nødvendige materiale - silicium eller germanium, også kan tages og gøres til en halvleder dem. En temperaturstigning vil reducere deres modstand. For at kontrollere dette, skal du bestanden op på de måleinstrumenter, der vil se alle ændringerne. Dette er normalt tilfældet. Lad os se på et par specifikke udformninger.

Modstand og elektrostatisk ionisering

Dette skyldes tunneling af elektroner passerer gennem en meget smal barriere, som tilvejebringer ca. en hundrededel af mikrometer. Det er beliggende mellem kanterne af energibånd. Dens udseende er kun mulig, når bøjning energi bands, der optræder kun under indflydelse af et stærkt elektrisk felt. Når tunneling forekommer (dvs. en kvantemekanisk effekt), elektronerne passerer gennem potentialbarrieren er smal, og det ændrer ikke deres energi. Dette medfører en stigning i koncentrationen af ladningsbærere, og i begge zoner: varmeledning og valens. Hvis processen er at udvikle den elektrostatiske ionisering, kan der være en opdeling af halvleder tunnel. Under denne proces vil det ændre modstanden i halvleder. Det er reversibel, og så snart det elektriske felt er slukket, er alle de processer genoprettes.

Modstand og ionisering

I dette tilfælde er hullerne og elektronerne accelereres indtil testet fri bane under påvirkning af en stærk elektrisk felt til de værdier, der bidrager til ionisering af atomerne og brud på en af de kovalente bindinger (primære eller urenhed atom). Impact ionisering sker som en lavine, og det lavine formere ladningsbærere. Således de nyoprettede huller og elektroner accelereret af den elektriske strøm. Den aktuelle værdi i det endelige resultat multipliceres med en koefficient på ionisering, som er antallet af elektron-hul par, der er dannet på en af ladningsbæreren kurvesegment. Udviklingen af denne proces i sidste ende fører til halvleder lavine opdeling. Modstanden af halvledere ændrer også, men, som i tilfældet med tunnelen sammenbrud, reversibel.

Brugen af halvledere i praksis

Den særlige betydning af disse elementer bør bemærkes i computerteknologi. Næsten ingen tvivl om, at du ikke ville være interesseret i spørgsmålet om, hvad der er de halvledere, hvis ikke ønsket om at selvstændigt rejse spørgsmålet med deres anvendelse. Det er umuligt at forestille sig arbejdet i moderne køleskabe, fjernsyn, computerskærme uden halvledere. Kan ikke undvære dem, og avanceret automobilteknik. De bruges også i luftfart og rumteknologi. Forstå hvad halvledere er, hvor vigtige de er? Selvfølgelig kan vi ikke sige, at det kun er de væsentlige elementer i vores civilisation, men også undervurdere dem er ikke værd.

Brugen af halvledere i praksis, på grund af mere og en række faktorer, blandt dem den udbredte af de materialer, som de er lavet, og nem behandling og for at opnå det ønskede resultat, og andre tekniske funktioner, der gør valget af videnskabsmænd, der arbejdede på det elektroniske udstyr, standsede dem.

konklusion

Vi har undersøgt i detaljer, hvad halvledere, hvordan de virker. Basis af deres resistens lagt komplekse fysiske og kemiske processer. Og du kan se, at de faktiske forhold ikke giver, som beskrevet i artikel fuldt ud at forstå, at sådanne halvledere, af den simple grund, at videnskaben ikke engang har studeret de særlige forhold i deres arbejde til enden. Men vi kender deres grundlæggende egenskaber og karakteristika, som giver os mulighed for at omsætte dem i praksis. Derfor kan du søge efter materialer og halvledere til at eksperimentere med dem, og pas. Hvem ved, måske i dig slumre stor forsker?!