Che cosa è un semiconduttore? semiconduttore resistenza

Che cosa è un materiale semiconduttore? Quali sono le sue caratteristiche? Che cosa è la fisica dei semiconduttori? Come sono costruiti? Qual è la conducibilità dei semiconduttori? Quali sono gli attributi fisici che possiedono?

Quello che viene chiamato semiconduttori?

Si riferisce a cristallino materiali che non conducono elettricità così bene, così come i metalli. Eppure questa figura è meglio che sono isolanti. Queste caratteristiche sono dovute al numero di operatori di telefonia mobile. Se consideriamo, in generale, esiste un forte attaccamento ai nuclei. Tuttavia, quando somministrato in un conduttore più atomi, per esempio, antimonio, che ha un eccesso di elettroni, questa posizione sarà corretto. Quando si utilizzano indio elementi con una carica positiva preparata. Tutte queste proprietà sono ampiamente utilizzati nei transistori – dispositivi particolari, che possono aumentare, bloccare o fare passare una corrente in una sola direzione. Se consideriamo l'elemento tipo NPN, si può osservare considerevolmente rafforza il ruolo particolarmente importante nella trasmissione di segnali deboli.

caratteristiche costruttive che hanno elettricamente semiconduttori

I conduttori hanno un sacco di elettroni liberi. Isolatori erano difficilmente possiedono. Semiconduttori e contengono anche una certa quantità di elettroni liberi e passa con una carica positiva, che sono pronti ad accettare le particelle liberate. E, soprattutto – tutti effettuati una corrente elettrica. Considerato precedentemente tipo NPN transistor – impossibile singolo elemento semiconduttore. Quindi, ci sono più PNP-transistor e diodi.

Se parliamo dell'ultimo breve, è un elemento che può trasmettere segnali in una sola direzione. Inoltre, il diodo può convertire AC a DC. Qual è il meccanismo di questa trasformazione? E perché si muove in una sola direzione? Indipendentemente da dove v'è una corrente, gli elettroni e lacune possono o disperdere, o andare avanti. Nel primo caso a causa della maggiore distribuzione del mangime distanza viene interrotta, e quindi vengono trasmessi vettori tensione negativa in una sola direzione, cioè la conducibilità dei semiconduttori è unilaterale. Dopo tutto, la corrente può essere trasmessa solo se le particelle costituenti sono nelle vicinanze. E questo è possibile solo se l'alimentazione di corrente da un lato. Questi sono meno i tipi di semiconduttori e sono utilizzati al momento.

struttura a bande

proprietà elettriche ed ottiche di conduttori associati al fatto che, durante il riempimento dei livelli di energia degli elettroni sono separati dai possibili stati del bandgap. Quali sono le sue caratteristiche? Il fatto che non ci sono livelli di energia bandgap. Con impurità e difetti strutturali può essere modificato. Superiore band al completo si chiama valenza. Seguita da una risoluzione, ma vuota. Si chiama la banda di conduzione. Fisica dei semiconduttori – un argomento molto interessante, e nel quadro dell'articolo è ben coperto.

stato degli elettroni

Esso utilizza concetti come il numero della banda consentito e il quasi-slancio. La struttura è determinata dalla prima dispersione. Egli dice che su di essa influenza la dipendenza energetica del quasimomentum. Pertanto, se la banda di valenza è completamente riempito da elettroni (che hanno una carica in un semiconduttore), diciamo che non ci sono eccitazioni elementari. Se per qualche ragione, le particelle non sono, significa che v'è un quasiparticella carica positiva – pass o foro. Essi sono i portatori di carica nei semiconduttori nella banda di valenza.

zona degenerato

Banda di valenza in un conduttore tipico è degenere sei volte. Questa è escluso l'interazione spin-orbita e solo quando la quantità di moto di cristallo è pari a zero. Esso può essere scisso nelle stesse condizioni per la band degenerata doppiamente e di quattro volte. La spaziatura energia tra di loro viene chiamata energia del frazionamento spin-orbita.

Impurità e difetti in semiconduttori

Possono essere elettricamente inattiva o attiva. Utilizzando il primo consente di ottenere in semiconduttori carica positiva o negativa, che può essere compensato dalla comparsa di un foro nella banda di valenza o un elettrone nella banda di conduzione. impurità inattive sono neutri, e hanno relativamente poca influenza sulle proprietà elettroniche. Inoltre, può spesso essere importante è la valenza di cui con atomi che partecipano al processo di trasferimento di carica, e la struttura del reticolo cristallino.

A seconda del tipo e della quantità di impurità può cambiare e il rapporto tra il numero di fori ed elettroni. Pertanto, materiali semiconduttori devono sempre essere attentamente selezionati per ottenere il risultato desiderato. Questo è preceduto da un gran numero di calcoli, e successivamente gli esperimenti. Le particelle che la maggior chiamati portatori maggioritari, sono minoranza.

introduzione dosata di impurità nel dispositivo a semiconduttore consente di ottenere le proprietà desiderate. Difetti nei semiconduttori possono anche essere condizione elettrica inattiva o attiva. Importante è la dislocazione, atomo interstiziale e un posto vacante. conduttori liquidi e non cristalline reagiscono impurità diverso rispetto cristallina. La mancanza di una struttura rigida alla fine si traduce in quello spostato dell'atomo acquisisce una valenza diversa. Sarà diverso da quello con cui è stato originariamente impregna i loro legami. Atom diventa inutile per dare o collegare l'elettrone. In tal caso, diventa inattivo e, quindi, i semiconduttori impurezze hanno maggiori probabilità di fallimento. Questo porta al fatto che non è possibile cambiare il tipo di conduttività attraverso drogaggio e di creare, per esempio, p-n-giunzione.

Alcuni semiconduttori amorfi possono modificare le proprietà elettroniche sotto l'influenza di drogaggio. Ma li tratta, in misura molto minore rispetto al cristallino. Sensibilità al drogaggio con elementi amorfi può essere migliorata mediante l'elaborazione. Infine, va detto che a causa delle lunghe e difficili semiconduttori impurezze lavoro presenta tuttavia una serie di caratteristiche con buoni risultati.

Statistica di elettroni nel semiconduttore

Quando v'è un equilibrio termodinamico, il numero di fori e di elettroni è determinata esclusivamente dalla temperatura dei parametri della struttura di banda e la concentrazione di impurità elettricamente attive. Quando il rapporto è calcolato, si ritiene che alcune delle particelle sarà nella banda di conduzione (nel livello accettore o donatore). È anche preso in considerazione il fatto che la parte può lasciare il territorio della valenza, e non vi sono formati lacune.

conduttività

Nei semiconduttori, oltre elettroni come portatori di carica possono eseguire e ioni. Ma la loro conducibilità elettrica nella maggioranza dei casi trascurabile. L'unico superprovodniki ionico può causare un'eccezione. I semiconduttori sono tre meccanismo di trasferimento di elettroni principale:

1. La zona principale. In questo caso, gli elettroni in moto dovuti alla variazione della sua energia in un'area consentita.
2. Hopping trasporto di stati localizzati.
3. Polarone.

eccitone

Il foro e l'elettrone possono formare uno stato legato. Si chiama Wannier-Mott. In questo caso l'energia del fotone, che corrisponde ad un bordo di assorbimento cade sulla grandezza della risoluzione accoppiamento. Con sufficiente intensità di luce a semiconduttori può formare una quantità significativa di eccitoni. Con un aumento della loro concentrazione condense e forma elettrone-lacuna liquido.

La superficie del semiconduttore

Queste parole indicano diversi strati atomici, che si trovano vicino al confine del dispositivo. proprietà superficiali differenti dalla massa. La presenza di questi strati rompe simmetria traslazione del cristallo. Questo porta a dei cosiddetti stati di superficie e polaritoni. Sviluppare il tema di quest'ultimo, dovrebbe essere più da raccontare e lo spin e le onde vibrazionali. A causa della sua attività chimica nascondendo strato superficiale microscopica esterna di molecole o atomi che sono stati assorbiti dall'ambiente. Essi determinano anche le proprietà dei pochi strati atomici. Fortunatamente, la creazione di tecnologia ultra-alto vuoto, in cui sono componenti a semiconduttore, permette di ottenere e mantenere per diverse ore, superficie pulita, che influenza positivamente la qualità dei prodotti.

Semiconductor. Temperatura influisce sulla resistenza

Quando la temperatura degli aumenti di metallo, e aumenta la loro resistenza. Con semiconduttori, è vero il contrario – alle stesse condizioni, questa opzione non diminuirà. Il punto qui è che la conducibilità elettrica in qualsiasi materiale (e questa caratteristica inversamente proporzionale alla resistenza) dipende dal fatto che i portatori di corrente di carica sono, sulla velocità di movimento nel campo elettrico, e del loro numero in un volume unitario di materiale.

Gli elementi semiconduttori aumenta la temperatura aumenta la concentrazione di particelle, aumentando così la conduttività termica e la resistenza diminuisce. È possibile controllare questo in presenza di semplice set giovane fisico e il materiale necessario – silicio o germanio, anche può essere preso e fatto di un semiconduttore loro. Un aumento della temperatura riduce la loro resistenza. Per verificare questo, è necessario fare scorta di strumenti di misura che vedranno tutte le modifiche. Questo è generalmente il caso. Diamo un'occhiata a un paio di specifiche forme di realizzazione.

Resistenza e ionizzazione elettrostatica

Ciò è dovuto al tunneling di elettroni che passano attraverso una barriera molto stretta che fornisce circa un centesimo di micrometro. Si trova tra i bordi delle bande di energia. Il suo aspetto è possibile solo quando si piega fasce di energia, che si verifica solo sotto l'influenza di un forte campo elettrico. Una volta che si verifica tunneling (cioè un effetto meccanico quantistico), gli elettroni passano attraverso la barriera di potenziale è stretta, e non cambia la loro energia. Ciò comporta un aumento della concentrazione dei portatori di carica, e in entrambe le zone: la conduzione e valenza. Se il processo è quello di sviluppare l'ionizzazione elettrostatica, ci può essere una ripartizione del tunnel semiconduttore. Durante questo processo cambierà la resistenza del semiconduttore. È reversibile, e non appena il campo elettrico è spento, tutti i processi vengono ripristinati.

Resistenza e l'impatto di ionizzazione

In questo caso, i fori e gli elettroni sono accelerati fino testato percorso libero sotto l'influenza di un forte campo elettrico ai valori che contribuiscono alla ionizzazione degli atomi e la rottura di uno dei legami covalenti (primari o impurità atomo). ionizzazione da impatto si verifica come una valanga e valanghe portatori di carica si moltiplicano. Così i fori e gli elettroni accelerati appena creati dalla corrente elettrica. Il valore corrente nel risultato finale viene moltiplicato per un coefficiente di ionizzazione impatto, che è il numero di coppie elettrone-lacuna che si formano su uno degli segmento di percorso portatori di carica. Lo sviluppo di questo processo conduce infine alla rottura semiconduttore valanga. La resistenza di semiconduttori sta cambiando, ma, come nel caso di guasto tunnel, reversibile.

L'uso di semiconduttori, in pratica,

La particolare importanza di questi elementi va notato nella tecnologia dei computer. Quasi nessun dubbio che non sarebbe interessato alla questione di ciò che è semiconduttori, se non il desiderio di aumentare in modo indipendente il soggetto con il loro uso. E 'impossibile immaginare il lavoro dei moderni frigoriferi, televisori, monitor di computer, senza semiconduttori. Non può fare a meno di loro, e l'ingegneria automobilistica avanzata. Essi sono utilizzati anche nella tecnologia aeronautica e spaziale. Capire che cosa semiconduttori sono, quanto sono importanti? Naturalmente, non si può dire che solo gli elementi essenziali della nostra civiltà, ma sottovalutiamo anche loro non vale la pena.

L'impiego di semiconduttori, in pratica, a causa della maggiore e una serie di fattori, tra cui la diffusione dei materiali con cui sono realizzati, e facilità di lavorazione e per ottenere il risultato desiderato, e altre caratteristiche tecniche che rendono la scelta degli scienziati che hanno lavorato sugli apparecchi elettronici, li fermato.

conclusione

Abbiamo esaminato nel dettaglio cosa semiconduttori, come funzionano. La base della loro resistenza posta processi fisici e chimici complessi. E si può notare che i fatti non danno di cui all'articolo pienamente capire che tale semiconduttori, per la semplice ragione che la scienza non ha ancora studiato le peculiarità del loro lavoro fino alla fine. Ma noi sappiamo le loro proprietà e le caratteristiche di base, che ci permettono di metterli in pratica. Pertanto, è possibile cercare i materiali e semiconduttori di sperimentare con loro, facendo attenzione. Chi lo sa, forse in si sonno grande ricercatore?!