Çfarë është një gjysmëpërçues? rezistenca gjysmëpërçues

Çfarë është një material gjysmëpërçues? Cilat janë karakteristikat e tij? Çfarë është fizika e gjysmëpërçuesve? Si ata janë ndërtuar? Çfarë është përçueshmëria e gjysmëpërçuesve? Cilat janë atributet fizike që ata posedojnë?

Atë që quhet Gjysem?

Ajo i referohet me kristalin e materiale që nuk kryejnë të energjisë elektrike aq mirë, ashtu si metale. Megjithatë, kjo shifër është më e mirë se janë izolatorëve. Këto karakteristika janë për shkak të numrit të transportuesit celular. Po të kemi parasysh, në përgjithësi, ekziston një lidhje të fortë ndaj bërthamave. Megjithatë, kur administrohen në një dirigjent disa atome, për shembull, antimon, e cila ka një tepricë e elektroneve, ky pozicion do të korrigjohet. Kur përdorni indium përgatitur elemente me një pagesë pozitive. Të gjitha këto prona janë përdorur gjerësisht në transistorëve - pajisjet e veçanta, të cilat mund të rrisin, bllok ose të kalojë një rrymë në një drejtim të vetëm. Nëse marrim parasysh elementin NPN-tipit, ajo mund të vërehet në mënyrë të konsiderueshme e forcon rolin që është veçanërisht i rëndësishëm në transmetimin e sinjaleve të dobëta.

Karakteristika të projektimit të cilat kanë elektrikisht gjysmë-përçuesve

Përçuesve të ketë një shumë të elektroneve të lira. Izolatorëve Ata ishin mezi posedojnë. Gjysmëpërçuesve dhe të përmbajë edhe një sasi të caktuar të elektroneve të lira dhe kalon me një pagesë pozitive, të cilat janë të gatshme të pranojnë grimcat e çliruara. Dhe më e rëndësishmja - ata të gjithë kryer një aktuale elektrike. Konsiderohet më parë NPN-tipit tranzitor - nuk është e mundur element i vetëm gjysmëpërçues. Pra, ka më shumë PNP-transistorëve dhe diodes.

Nëse ne flasim për të shkurtër fundit, ajo është një element që mund të transmetojnë sinjale në një drejtim të vetëm. Gjithashtu, diodë mund të konvertohet AC DC. Cili është mekanizmi i këtij transformimi? Dhe pse ajo lëviz në një drejtim të vetëm? Pavarësisht se ku ka një rrymë, elektronet dhe boshllëqe mund ose shpërndarë, ose të shkojnë përpara. Në rastin e parë për shkak të rritjes së furnizimit me ushqim distanca është ndërprerë, dhe për këtë arsye janë të transmetueshme transportuesit tension negativ vetëm në një drejtim, dmth përçueshmëri e gjysmëpërçuesve është i njëanshëm. Pas të gjitha, i tanishëm mund të transmetohet vetëm nëse grimcat përbërëse janë afër. Dhe kjo është e mundur vetëm në qoftë se furnizimi aktual nga njëra anë. Këto janë llojet e Gjysem perçuesit ekzistojnë dhe janë përdorur në këtë moment.

Struktura band

Vetitë elektrike dhe optike e përçuesve të lidhura me faktin se, kur të plotësojë nivelet e energjisë së elektroneve janë të ndara nga shtetet e mundshme të bandgap. Cilat janë karakteristikat e saj? Fakti që nuk ka nivelet e energjisë bandgap. Me papastërtitë dhe defekte strukturore ajo mund të ndryshohet. band më i lartë i plotë quhet valence. Pasuar nga një rezolutë, por bosh. Ajo quhet band përçueshmëri. Fizika e gjysmëpërçuesve - një temë shumë interesante, dhe në kuadrin e artikullit ajo është e mbuluar mirë.

gjendja e elektroneve

Ai përdor koncepte të tilla si numri i të grupit lejuar dhe kuazi-momentit. Struktura përcaktohet nga dispersionit të parë. Ai thotë se në të ndikon në varësinë e energjisë në quasimomentum. Kështu, në qoftë se band valencë është e mbushur plotësisht nga elektronet (të cilat bartin një pagesë në një gjysmëpërçues), ne themi se nuk ka excitations elementare. Nëse për ndonjë arsye, grimcat nuk janë, kjo do të thotë se ka një quasiparticle ngarkuar pozitivisht - të kalojë apo vrimë. Ata janë transportuesit ngarkuar në Gjysem perçuesit në brezin valencë.

Zona e degjeneruar

Band valencë në një dirigjent tipik është degjeneruar gjashtë herë. Kjo është përjashtuar ndërveprimin spin-orbitë dhe vetëm kur kristal vrulli është zero. Ajo mund të jetë çarë në të njëjtin kusht për brezin dyfish dhe katërfishtë degjeneruar. Hapësira e energjisë midis tyre quhet energjia e ndarjes spin-orbitë.

Papastërtitë dhe defekte në gjysmëpërçuesve

Ata mund të jenë elektrike joaktive ose aktiv. Përdorimi i pari ju lejon të merrni në gjysmëpërçuesve ngarkesë pozitive apo negative, të cilat mund të kompensohet nga shfaqja e një vrimë në banda valencë ose një elektron në brezin përçueshmëri. papastërtitë Joaktiv janë neutrale, dhe ata kanë relativisht pak ndikim në pronat elektronike. Për më tepër, ajo shpesh mund të jetë me rëndësi është valence të cilat kanë atome të cilat marrin pjesë në procesin e transferimit të ngarkuar, dhe struktura e grilë kristal.

Varësisht nga lloji dhe sasia e papastërtitë mund të ndryshojë dhe raporti midis numrit të vrimave dhe elektroneve. Prandaj, materialet gjysmëpërçues gjithmonë duhet të jenë të zgjedhur me kujdes për të arritur rezultatin e dëshiruar. Kjo është paraprirë nga një numër i madh i llogaritjeve, dhe më pas eksperimenteve. Grimcat se shumica quajtur transportuesit shumicë, janë pakicë.

Futja dosed i papastërtive në pajisje gjysmëpërçues lejon që të marrë vetitë e dëshiruara. Defekte në Gjysem perçuesit mund të jetë joaktive ose aktiv kusht elektrike. E rëndësishme këtu është zhvendosja, atom intersticiale dhe një vend i lirë. përçuesve të lëngshme dhe noncrystalline reagojnë plumbin ndryshe se kristaltë. Mungesa e një strukture të ngurtë përfundimisht rezulton në atë që lëvizi atom merr një Valence të ndryshme. Ajo do të jetë i ndryshëm nga ai me të cilin ajo ishte fillimisht imbues lidhjet e tyre. Atom bëhet padobishëm për të dhënë ose të bashkëngjitni elektron. Në një rast të tillë, ai bëhet joaktiv dhe, për këtë arsye, të gjysmëpërçuesve papastërti kanë shanse më të mëdha të dështimit. Kjo çon në faktin se është e pamundur për të ndryshuar llojin e përçueshmëri përmes dopingut dhe për të krijuar, për shembull, p-n-kryqëzim.

Disa Gjysem amorf mund të ndryshojë pronat e tyre elektronike nën ndikimin e dopingut. Por ajo i trajton ato në një masë shumë më të vogël se sa për të kristaltë. Ndjeshmëria për doping elemente amorf mund të përmirësohet duke përpunimit. Në fund të fundit, duhet të përmendet se për shkak të punës Gjysem perçuesit gjatë dhe të vështirë papastërtisë megjithatë paraqet një numër të karakteristikave me rezultate të mira.

Statistikat e elektroneve në gjysmëpërçues

Kur ka një ekuilibër termodinamik, numri i vrimave dhe elektroneve përcaktohet ekskluzivisht nga temperatura e parametrave strukturës band dhe përqendrimin e papastërtive elektrike aktive. Kur raporti është llogaritur, besohet se disa prej grimcave do të jetë në brezin përçueshmëri (në pranuesi apo donatorëve nivel). Është marrë gjithashtu parasysh faktin se pjesa mund të largohet nga territori i valencë, dhe nuk janë formuar boshllëqe.

përçueshmëri

Në Gjysem perçuesit, përveç elektronet si transportuesit e ngarkuar mund të kryejnë dhe të joneve. Por Përçueshmëria elektrike e tyre në shumicën e rasteve të papërfillshme. E vetmja superprovodniki jonik mund të shkaktojë një përjashtim. Të gjysmëpërçuesve janë tri kryesore mekanizëm transferimi elektron:

1. Zona kryesore. Në këtë rast, elektronet në lëvizje për shkak të ndryshimit të energjisë së saj brenda një zone të lejuar.
2. Hopping transportit të shteteve të lokalizuara.
3. POLARON.

exciton

Vrimë dhe elektron mund të formojnë një shtet të detyruar. Ajo quhet Wannier-Mott. Në këtë rast energjia foton, e cila korrespondon me një avantazh absorbimit bie në madhësinë e rezolutës bashkim. Me mjaftueshme intensitetit të dritës në gjysmëpërçuesve mund të formojnë një sasi të konsiderueshme të excitons. Me një rritje të trash përqendrimi dhe formë të lëngshme e tyre elektron-vrimë.

Sipërfaqja e gjysmëpërçues

Këto fjalë tregojnë disa shtresa atomike, të cilat janë të vendosura në afërsi të kufirit të pajisjes. Pronat sipërfaqe të ndryshme nga pjesa më e madhe. Prania e këtyre shtresave prish simetri translational e kristal. Kjo çon në të ashtuquajturat shtete sipërfaqësore dhe polaritons. Zhvillimi temën e këtij të fundit, duhet të jetë më shumë për të treguar dhe për të tjerr dhe valët vibrational. Për shkak të veprimtarisë së saj kimike fshehur shtresë mikroskopike sipërfaqe jashtë molekulave apo atomeve që janë adsorbed nga mjedisi. Ata gjithashtu përcaktojnë vetitë e shtresave disa atomike. Për fat të mirë, krijimi i teknologjisë ultra-të lartë vakum, në të cilën janë komponente gjysmëpërçues, lejon që të marrë dhe të mbajë për disa orë, sipërfaqe të pastër, e cila pozitivisht ndikon në cilësinë e produkteve.

Semiconductor. Temperatura ndikon në rezistencën

Kur temperatura e rritet metalike, dhe rrit rezistencën e tyre. Me Gjysem perçuesit, e kundërta është e vërtetë - në të njëjtat kushte, ky opsion do të ulet. Pika këtu është se përçueshmëria elektrike në çdo materiali (dhe këtë karakteristikë në përpjesëtim me rezistencën) varet nëse ngarkuar transportuesit e tanishme janë, në shpejtësinë e lëvizjes në fushën elektrike, dhe nga numri i tyre në një njësinë e vëllimit të materialit.

Elementet gjysmëpërçues rrit si temperatura rrit përqendrimi i grimcave, duke rritur përçueshmërisë termike dhe rezistenca zvogëlohet. Ju mund të kontrolloni këtë në prani të fizikanit të thjeshtë të vendosur të ri dhe bazën e nevojshme materiale - silikon apo germanium, gjithashtu mund të merren dhe të bërë nga një gjysmëpërçues tyre. Një rritje në temperaturën do të zvogëlojë rezistencën e tyre. Për të verifikuar këtë, ju duhet të aksioneve deri në instrumentet matëse që do të shihni të gjitha ndryshimet. Kjo në përgjithësi është rasti. Le të shikojmë në disa mishërime të veçanta.

Rezistenca dhe ionization elektrostatike

Kjo është për shkak të tunneling e elektroneve që kalojnë nëpër një pengesë shumë të ngushtë i cili siguron rreth një e qindta e mikrometër. Ajo është e vendosur në mes skajet e bandave të energjisë. Pamja e saj është e mundur vetëm kur lakimi banda e energjisë, i cili ndodh vetëm nën ndikimin e një fushë të fortë elektrike. Pasi tunneling ndodh (që është një efekt kuantike mekanike), elektronet kalojnë përmes pengesë potenciale është e ngushtë, dhe kjo nuk ndryshon energjinë e tyre. Kjo nënkupton një rritje në përqendrimin e transportuesve pagesë, dhe në të dyja zonat: kryerjen dhe valencë. Nëse procesi është për të zhvilluar ionization elektrostatike, nuk mund të jetë një ndarje e tunelit gjysmëpërçues. Gjatë këtij procesi ajo do të ndryshojë rezistencën e gjysmëpërçues. Ai është i kthyeshëm, dhe sa më shpejt që fusha elektrike është fikur, të gjitha proceset janë restauruar.

Rezistenca dhe ndikimi ionization

Në këtë rast, vrima dhe elektronet janë të përshpejtuar deri testuar rrugën lirë nën ndikimin e një fushë të fortë elektrike për vlerat që kontribuojnë në ionization e atomeve dhe shpërthimit të një prej obligacioneve kovalente (primare ose atomike papastërti). ionization Ndikimi ndodh si një ortek dhe ortek transportuesit shumëzimi ngarkuar. Kështu vrima e sapokrijuara dhe elektronet përshpejtuar nga rryma elektrike. Vlera aktuale në rezultatin përfundimtar shumëzohet me një koeficient të ionization ndikimit, i cili është numri i çifte elektron-vrimë që janë formuar në një nga segmentit rrugë zgarë ngarkuar. Zhvillimi i këtij procesi përfundimisht çon në avari gjysmëpërçues ortek. Rezistenca e gjysmëpërçuesve po ndryshon, por, si në rastin e prishjes tunelit, i kthyeshëm.

Përdorimi i gjysmëpërçuesve në praktikë

Rëndësia e veçantë e këtyre elementeve duhet të theksohet në teknologjinë kompjuterike. Pothuajse nuk ka dyshim që ju nuk do të jenë të interesuar në pyetjen se çfarë është Gjysem perçuesit, nëse jo dëshira për të rritur në mënyrë të pavarur këtë çështje me përdorimin e tyre. Është e pamundur të imagjinohet punën e frigoriferëve moderne, grupe televizive, monitoron kompjuter pa gjysmëpërçuesve. nuk mund të bëjë pa to, dhe inxhinieri avancuar automotive. Ato janë përdorur edhe në aviacion dhe hapësirë teknologjisë. Kuptojnë se çfarë Gjysem perçuesit janë, sa të rëndësishme janë? Natyrisht, ne nuk mund të themi se ajo është vetëm elementet thelbësore të qytetërimit tonë, por edhe nënvlerësojnë ato nuk është e vlefshme.

Përdorimi i Gjysem perçuesit në praktikë, për shkak të më shumë dhe një numër faktorësh, në mesin e tyre e përhapur e materialeve nga të cilat ata janë bërë, dhe lehtësinë e përpunimit dhe për të marrë rezultatin e dëshiruar, dhe karakteristika të tjera teknike që e bëjnë zgjedhjen e shkencëtarëve të cilët kanë punuar në pajisjet elektronike, ndaloi ato.

përfundim

Ne kemi ekzaminuar në detaje se çfarë Gjysem perçuesit, se si ata punojnë. Baza e rezistencës së tyre të përcaktuara procese komplekse fizike dhe kimike. Dhe ju mund të vëreni se faktet nuk i japin, siç përshkruhet në Nenin kuptojnë plotësisht se Gjysem perçuesit të tilla, për arsyen e thjeshtë se shkenca nuk e ka studiuar edhe veçantitë e punës së tyre deri në fund. Por ne e dimë se pronat e tyre themelore dhe karakteristikat, të cilat na lejojnë për të vënë ato në praktikë. Prandaj, ju mund të kërkoni për materiale dhe Gjysem perçuesit për të eksperimentuar me ta, duke qenë të kujdesshëm. Kush e di, ndoshta në ju dremitë studiues të madh?!