Τι είναι ένας ημιαγωγός; αντίσταση των ημιαγωγών

Τι είναι ένα ημιαγώγιμο υλικό; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του; Ποια είναι η φυσική των ημιαγωγών; Δεδομένου ότι είναι χτισμένο; Ποια είναι η αγωγιμότητα των ημιαγωγών; Ποιες είναι οι φυσικές ιδιότητες που κατέχουν;

Τι είναι ονομάζεται ημιαγωγούς;

Αναφέρεται σε κρυσταλλικά υλικά που δεν άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα τόσο καλά, όπως και τα μέταλλα. Ωστόσο, το ποσοστό αυτό είναι καλύτερο από ό, τι είναι μονωτές. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι λόγω του αριθμού των εταιρειών κινητής τηλεφωνίας. Αν λάβουμε υπόψη, σε γενικές γραμμές, υπάρχει μια ισχυρή προσήλωση στους πυρήνες. Ωστόσο, όταν χορηγείται σε έναν αγωγό περισσότερα άτομα, για παράδειγμα, αντιμόνιο, το οποίο έχει μία περίσσεια ηλεκτρονίων, η θέση αυτή θα διορθωθεί. Κατά τη χρήση ινδίου που παρασκευάζονται στοιχεία με θετικό φορτίο. Όλες αυτές οι ιδιότητες που χρησιμοποιούνται ευρέως σε τρανζίστορ - ειδικές συσκευές, οι οποίες μπορούν να ενισχύσουν, κατά κατηγορία ή να περάσει ένα ρεύμα σε μία μόνο κατεύθυνση. Αν λάβουμε υπόψη το στοιχείο τύπου ΝΡΝ, μπορεί να παρατηρηθεί σημαντικά ενισχύει το ρόλο που είναι ιδιαίτερα σημαντικές στη μετάδοση των ασθενών σημάτων.

σχεδιαστικά χαρακτηριστικά που έχουν ηλεκτρικά ημι-αγωγών

Οι αγωγοί έχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια. Μονωτήρες ήταν δύσκολα κατέχουν. Ημιαγωγοί και επίσης περιέχουν ένα ορισμένο ποσό των ελεύθερων ηλεκτρονίων και περνά με ένα θετικό φορτίο, το οποίο είναι έτοιμο να δεχτεί τις απελευθερωμένες σωματίδια. Και το πιο σημαντικό - όλα πραγματοποιούνται ηλεκτρικό ρεύμα. Θεωρείται προηγουμένως τύπου ΝΡΝ τρανζίστορ - δεν είναι δυνατή μόνο στοιχείο ημιαγωγού. Έτσι, υπάρχουν περισσότερα PNP-τρανζίστορ και διόδους.

Αν μιλάμε για την τελευταία λίγα λόγια, είναι ένα στοιχείο που μπορεί να μεταδώσει σήματα σε μία μόνο κατεύθυνση. Επίσης, η δίοδος μπορεί να μετατρέψει AC σε DC. Ποιος είναι ο μηχανισμός αυτού του μετασχηματισμού; Και γιατί να κινείται μόνο προς μία κατεύθυνση; Ανεξάρτητα από το πού υπάρχει ένα ρεύμα, τα ηλεκτρόνια και τα κενά μπορεί να είναι ή διασπείρουν, ή να πάτε προς τα εμπρός. Στην πρώτη περίπτωση, λόγω της αυξημένης παροχής τροφής απόσταση διακόπτεται, και ως εκ τούτου μεταδίδονται φορείς αρνητικής τάσης σε μία μόνο κατεύθυνση, δηλαδή η αγωγιμότητα των ημιαγωγών είναι μονομερής. Μετά από όλα, το ρεύμα μπορεί να μεταδοθεί μόνο εάν τα συνιστώντα σωματίδια είναι κοντά. Και αυτό είναι δυνατό μόνο εάν η παροχή ρεύματος από τη μία πλευρά. Αυτοί είναι οι τύποι των ημιαγωγών υπάρχουν και χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή.

δομή μπάντα

Ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες των αγωγών που σχετίζονται με το γεγονός ότι, κατά την πλήρωση των επιπέδων ενέργειας των ηλεκτρονίων διαχωρίζονται από τις πιθανές καταστάσεις του διάκενο ζώνης. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της; Το γεγονός ότι δεν υπάρχουν επίπεδα διάκενο ζώνης ενέργειας. Με ακαθαρσίες και τα δομικά ελαττώματα μπορεί να αλλάξει. Υψηλότερες πλήρη μπάντα που ονομάζεται σθένους. Ακολουθούμενη από μια ανάλυση, αλλά άδειο. Αυτό ονομάζεται ζώνη αγωγιμότητας. Φυσική των ημιαγωγών - ένα πολύ ενδιαφέρον θέμα, και στο πλαίσιο του άρθρου είναι καλά καλύπτονται.

κατάσταση των ηλεκτρονίων

Χρησιμοποιεί έννοιες όπως ο αριθμός της επιτρεπόμενης ζώνης και την οιονεί ορμή. Η δομή καθορίζεται από την πρώτη διασπορά. Λέει ότι την επηρεάζει την ενεργειακή εξάρτηση της quasimomentum. Έτσι, αν η ζώνη σθένους είναι εντελώς γεμάτο από ηλεκτρόνια (τα οποία φέρουν φορτίο σε ένα ημιαγωγών), λέμε ότι δεν υπάρχουν στοιχειώδεις διεγέρσεις. Αν για κάποιο λόγο, τα σωματίδια δεν είναι, αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα θετικά φορτισμένο quasiparticle - περνούν ή τρύπα. Αυτοί είναι οι φορείς φορτίου σε ημιαγωγούς στη ζώνη σθένους.

εκφυλισμένα ζώνη

Η ζώνη σθένους σε ένα τυπικό αγωγό είναι έξι φορές εκφυλισμένο. Αυτό εκτός από την αλληλεπίδραση σπιν-τροχιάς και μόνο όταν ο κρύσταλλος ορμή είναι μηδέν. Μπορεί να διασπαστεί υπό τις ίδιες συνθήκες για την διπλά και τετραπλά μπάντα εκφυλισμένη. Η απόσταση ενέργειας μεταξύ τους ονομάζεται η ενέργεια του διαχωρισμού σπιν-τροχιάς.

Ακαθαρσίες και ελαττώματα σε ημιαγωγούς

Μπορούν να είναι ηλεκτρικά ανενεργό ή ενεργό. Χρησιμοποιώντας την πρώτη σας επιτρέπει να έρθετε σε ημιαγωγούς θετικό ή αρνητικό φορτίο, το οποίο μπορεί να αντισταθμιστεί από την εμφάνιση της μια τρύπα στη ζώνη σθένους ή ένα ηλεκτρόνιο στη ζώνη αγωγιμότητας. Ανενεργό ακαθαρσίες είναι ουδέτερη, και έχουν σχετικά μικρή επίδραση στις ηλεκτρονικές ιδιότητες. Επιπλέον, μπορεί συχνά να έχει σημασία είναι το σθένος των οποίων έχουν άτομα τα οποία λαμβάνουν μέρος στη διαδικασία μεταφοράς φορτίου, και η δομή του κρυσταλλικού πλέγματος.

Ανάλογα με τον τύπο και την ποσότητα των ακαθαρσιών μπορεί να αλλάξει και η αναλογία μεταξύ του αριθμού των οπών και ηλεκτρονίων. Ως εκ τούτου, τα υλικά ημιαγωγών πρέπει πάντα να επιλέγονται προσεκτικά για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Αυτό προηγείται από ένα μεγάλο αριθμό των υπολογισμών, και στη συνέχεια τα πειράματα. Σωματίδια που οι περισσότεροι καλούνται φορείς πλειοψηφία, είναι μειονότητα.

Δοσολογούνται εισαγωγή προσμίξεων εντός της διατάξεως ημιαγωγού επιτρέπει να ληφθούν οι επιθυμητές ιδιότητες. Ελαττώματα σε ημιαγωγούς μπορεί επίσης να είναι αδρανές ή ενεργό ηλεκτρική κατάσταση. Σημαντική εδώ είναι η εξάρθρωση, διάμεση άτομο και μια κενή θέση. Υγρά και μη κρυσταλλικό αγωγούς αντιδρούν ακαθαρσίες διαφορετικά από κρυσταλλικά. Η έλλειψη ενός άκαμπτη δομή τελικά οδηγεί σε αυτό αναπτύσσει την άτομο αποκτά ένα διαφορετικό σθένος. Θα είναι διαφορετικό από εκείνο με το οποίο ήταν αρχικά εμποτίζει τους δεσμούς τους. Atom καθίσταται ασύμφορη για να δώσει ή να επισυνάψετε το ηλεκτρόνιο. Σε μια τέτοια περίπτωση, καθίσταται ανενεργό και, ως εκ τούτου, οι ημιαγωγοί προσμίξεων έχουν μεγαλύτερες πιθανότητες αποτυχίας. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι είναι αδύνατο να αλλάξει τον τύπο αγωγιμότητας μέσω ντόπινγκ και να δημιουργήσει, για παράδειγμα, ρ-η-διασταύρωση.

Μερικά άμορφα ημιαγωγών μπορούν να αλλάξουν τις ηλεκτρονικές τους ιδιότητες υπό την επήρεια του ντόπινγκ. Αλλά τους αντιμετωπίζει σε πολύ μικρότερο βαθμό από ό, τι σε κρυσταλλική. Ευαισθησία σε ντόπινγκ άμορφο στοιχεία μπορεί να βελτιωθεί με την επεξεργασία. Σε τελική ανάλυση, θα πρέπει να αναφερθεί ότι, λόγω των πολύ και σκληρά ημιαγωγούς πρόσμιξης δουλειά, ωστόσο, παρουσιάζει μια σειρά από χαρακτηριστικά με καλά αποτελέσματα.

Στατιστικά στοιχεία των ηλεκτρονίων στον ημιαγωγό

Όταν υπάρχει μια θερμοδυναμική ισορροπία, ο αριθμός των οπών και των ηλεκτρονίων καθορίζεται αποκλειστικά από τη θερμοκρασία των παραμέτρων δομής μπάντα και η συγκέντρωση των ηλεκτρικά ενεργό ακαθαρσιών. Όταν η αναλογία υπολογίζεται, πιστεύεται ότι μερικά από τα σωματίδια θα είναι στη ζώνη αγωγιμότητας (στο επίπεδο δέκτη ή δότη). Λαμβάνεται επίσης υπόψη το γεγονός ότι το μέρος μπορεί να εγκαταλείψει το έδαφος του σθένους, και εκεί σχηματίζονται κενά.

αγωγιμότητα

Σε ημιαγωγούς, εκτός από τα ηλεκτρόνια ως φορείς φορτίου μπορεί να εκτελέσει και ιόντα. Αλλά ηλεκτρική αγωγιμότητα τους στις περισσότερες περιπτώσεις αμελητέα. Το μόνο ιοντική superprovodniki μπορεί να προκαλέσει μια εξαίρεση. Οι ημιαγωγοί είναι τρεις κύριος μηχανισμός μεταφοράς ηλεκτρονίων:

1. Η κύρια ζώνη. Στην περίπτωση αυτή, τα ηλεκτρόνια σε κίνηση λόγω της αλλαγής της ενέργειας του εντός επιτρέπεται περιοχή.
2. Hopping μεταφορά των εντοπισμένων καταστάσεων.
3. Πολωμένο.

εξιτόνιο

Η οπή και το ηλεκτρόνιο μπορεί να σχηματίζει ένα δεσμευμένο κατάσταση. Λέγεται Wannier-Mott. Σε αυτή την περίπτωση η ενέργεια των φωτονίων, που αντιστοιχεί σε μια ακμή απορρόφησης πέφτει στο μέγεθος του ψηφίσματος σύζευξης. Με αρκετή ένταση του φωτός σε ημιαγωγούς μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό ποσό των excitons. Με μια αύξηση σε συμπυκνώνονται συγκέντρωση και τη μορφή υγρού ηλεκτρονίων-οπών τους.

Η επιφάνεια του ημιαγωγού

Αυτά τα λόγια δείχνουν πολλά ατομικά στρώματα, τα οποία βρίσκονται κοντά στο όριο της συσκευής. επιφανειακές ιδιότητες διαφορετικές από τον όγκο. Η παρουσία αυτών των στρωμάτων σπάει μεταφραστική συμμετρία του κρυστάλλου. Αυτό οδηγεί στα λεγόμενα επιφάνεια κράτη και polaritons. Ανάπτυξη του θέματος της τελευταίας, θα πρέπει να είναι περισσότερο για να πω και για το γύρισμα και δονητικά κύματα. Λόγω της χημικής δραστικότητας του κρύβοντας μικροσκοπική επιφανειακή στρώση εκτός των μορίων ή ατόμων που έχουν προσροφηθεί από το περιβάλλον. Μπορούν επίσης να καθορίζουν τις ιδιότητες των λίγων ατομικών στρωμάτων. Ευτυχώς, η δημιουργία υπερ-υψηλής τεχνολογίας κενού, στην οποία είναι συστατικά ημιαγωγών, επιτρέπει να λάβει και να διατηρήσει για αρκετές ώρες, καθαρή επιφάνεια, η οποία επηρεάζει θετικά την ποιότητα των προϊόντων.

Ημιαγωγών. Η θερμοκρασία επηρεάζει την αντίσταση

Όταν η θερμοκρασία των μεταλλικών αυξάνεται, και αυξάνει την αντοχή τους. Με ημιαγωγούς, ισχύει το αντίθετο - κάτω από τις ίδιες συνθήκες, αυτή η επιλογή θα μειωθεί. Το σημείο εδώ είναι ότι η ηλεκτρική αγωγιμότητα σε οποιοδήποτε υλικό (και αυτό το χαρακτηριστικό αντιστρόφως ανάλογη προς την αντίσταση) εξαρτάται από το αν οι ρεύματος φόρτισης φορείς είναι, σχετικά με την ταχύτητα των κινήσεων στο ηλεκτρικό πεδίο, και από τον αριθμό τους σε μια μονάδα όγκου του υλικού.

Τα στοιχεία ημιαγωγού αυξάνει καθώς η θερμοκρασία αυξάνει τη συγκέντρωση των σωματιδίων, αυξάνοντας έτσι τη θερμική αγωγιμότητα και η αντίσταση μειώνεται. Μπορείτε να ελέγξετε αυτό με την παρουσία απλό σύνολο νεαρή φυσικός και το απαραίτητο υλικό - πυρίτιο ή γερμάνιο, επίσης, μπορεί να ληφθεί και να γίνει ένα τους ημιαγωγών. Μία αύξηση της θερμοκρασίας θα μειώσει την αντίστασή τους. Για να το επιβεβαιώσετε αυτό, θα πρέπει να απόθεμα επάνω για τα όργανα μέτρησης που θα δείτε όλες τις αλλαγές. Αυτό συμβαίνει κατά κανόνα. Ας δούμε μερικές συγκεκριμένες υλοποιήσεις.

Αντίσταση και ηλεκτροστατική ιονισμού

Αυτό οφείλεται στην διάνοιξη σηράγγων ηλεκτρονίων περνά μέσα από ένα πολύ στενό φράγμα το οποίο παρέχει περίπου ένα εκατοστό του μικρομέτρου. Βρίσκεται μεταξύ των άκρων των ενεργειακών ζωνών. Η εμφάνισή του είναι δυνατή μόνο όταν κάμψη ενεργειακές ζώνες, η οποία λαμβάνει χώρα μόνο υπό την επήρεια ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου. Μόλις συμβεί σηράγγων (ότι είναι μια κβαντική μηχανική επίδραση), τα ηλεκτρόνια διέρχονται από το δυναμικό φραγμού είναι στενό, και δεν αλλάζει την ενέργειά τους. Αυτό συνεπάγεται μια αύξηση στη συγκέντρωση των φορέων φορτίου, και στις δύο ζώνες: την αγωγιμότητα και σθένους. Εάν η διαδικασία είναι να αναπτύξει την ηλεκτροστατική ιονισμού, μπορεί να υπάρξει μια κατανομή της σήραγγας ημιαγωγών. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας θα αλλάξει την αντίσταση του ημιαγωγού. Είναι αναστρέψιμη, και μόλις το ηλεκτρικό πεδίο είναι απενεργοποιημένο, όλες οι διαδικασίες αποκατασταθεί.

Αντίσταση και αντίκτυπος ιονισμού

Στην περίπτωση αυτή, οι οπές και τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται μέχρι δοκιμαστεί ελεύθερη διαδρομή υπό την επίδραση ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου με τις τιμές που συμβάλλουν στην ιονισμό των ατόμων και τη ρήξη ενός από τα ομοιοπολικών δεσμών (πρωτογενούς ή άτομο ακαθαρσίας). ιονισμό των επιπτώσεων εμφανίζεται σαν χιονοστιβάδα και χιονοστιβάδα πολλαπλασιάζονται φορέων φορτίου. Έτσι, τα νεοσύστατα οπές και τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται από το ηλεκτρικό ρεύμα. Η τρέχουσα τιμή στο τελικό αποτέλεσμα πολλαπλασιάζεται με το συντελεστή ιονισμού κρούσης, η οποία είναι ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων-οπών που σχηματίζονται σε ένα από το τμήμα της διαδρομής φορέα φόρτισης. Η ανάπτυξη αυτής της διαδικασίας οδηγεί τελικά στην κατανομή των ημιαγωγών χιονοστιβάδα. Η αντίσταση των ημιαγωγών αλλάζει επίσης, αλλά, όπως και στην περίπτωση βλάβης της σήραγγας, αναστρέψιμη.

Η χρήση των ημιαγωγών στην πράξη

Η ιδιαίτερη σημασία των στοιχείων αυτών πρέπει να σημειωθεί στην τεχνολογία των υπολογιστών. Σχεδόν καμία αμφιβολία ότι δεν θα ενδιαφέρονταν για το ζήτημα του τι είναι οι ημιαγωγοί, αν όχι η επιθυμία να αυξήσει ανεξάρτητα το θέμα με τη χρήση τους. Είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς το έργο της σύγχρονης ψυγεία, τηλεοράσεις, οθόνες υπολογιστών χωρίς ημιαγωγούς. Δεν μπορεί να κάνει χωρίς αυτά, και προηγμένης τεχνολογίας αυτοκινήτων. Χρησιμοποιούνται επίσης στην αεροπορική και διαστημική τεχνολογία. Καταλάβετε τι ημιαγωγοί είναι, πόσο σημαντικό είναι; Φυσικά, δεν μπορούμε να πούμε ότι είναι μόνο τα βασικά στοιχεία του πολιτισμού μας, αλλά και υποτιμά τους δεν αξίζει τον κόπο.

Η χρήση των ημιαγωγών στην πράξη, λόγω της όλο και μια σειρά από παράγοντες, μεταξύ των οποίων και την ευρέως διαδεδομένη από τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένα, και την ευκολία επεξεργασίας και να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα, και άλλα τεχνικά χαρακτηριστικά που κάνουν την επιλογή τους επιστήμονες που εργάστηκαν για το ηλεκτρονικό εξοπλισμό, τους σταμάτησε.

συμπέρασμα

Έχουμε εξετάσει λεπτομερώς τι ημιαγωγών, πώς λειτουργούν. Η βάση της αντίστασης τους που πολύπλοκων φυσικών και χημικών διεργασιών. Και μπορείτε να παρατηρήσετε ότι τα γεγονότα δεν δίνουν, όπως περιγράφεται στο άρθρο κατανοούν πλήρως ότι αυτές οι ημιαγωγοί, για τον απλό λόγο ότι η επιστήμη δεν έχει μελετηθεί ακόμη και τις ιδιαιτερότητες της εργασίας τους μέχρι το τέλος. Αλλά γνωρίζουμε βασικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά τους, τα οποία μας επιτρέπουν να τα θέσουν σε εφαρμογή. Ως εκ τούτου, μπορείτε να ψάξετε για τα υλικά και ημιαγωγοί να πειραματιστούν μαζί τους, να είναι προσεκτικοί. Ποιος ξέρει, ίσως σε σας κοιμούνται μεγάλη ερευνητής!