Ημιαγωγοί

μη αγωγοί ή προστατευτικά (όπως τα περισσότερα κεραμικά). Οι ημιαγωγοί μπορεί να είναι καθαρές ενώσεις, όπως το πυρίτιο ή το γερμάνιο, ή ενώσεις όπως το αρσενίδιο του γαλλίου ή το σεληνίδιο του καδμίου. Ένας ημιαγωγός ονομάζεται ημιαγωγός επειδή είναι ένας τύπος ηλεκτρικού αντικειμένου που βρίσκεται μεταξύ της κοινής μεταλλικής αντίστασης και της κοινής αντίστασης των προστατευτικών , άρα είναι ένας τύπος, ή «ημι» – αγώγει ηλεκτρισμό.

ΘΕΩΡΙΑ

Οι ημιαγωγοί έχουν ορισμένες ηλεκτρικές ιδιότητες. Ο αγωγός ονομάζεται αγωγός και ο μη ηλεκτρικός αγωγός ονομάζεται μονωτής. Οι ημιαγωγοί είναι αντικείμενα με δομές κάπου ανάμεσά τους. Τα IC (ολοκληρωμένα κυκλώματα) και τα διακριτά ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως οι δίοδοι και τα τρανζίστορ αποτελούνται από ημιαγωγούς. Οι πιο συνηθισμένοι ημιαγωγοί είναι το πυρίτιο και το γερμάνιο. Το πυρίτιο είναι περισσότερο γνωστό για αυτά. Το πυρίτιο αποτελεί την πλειοψηφία των IC. Οι κοινές ενώσεις ημιαγωγών είναι παρόμοιες με το αρσενίδιο του γαλλίου ή το αντιμονίδιο του ινδίου. Οι ημιαγωγοί έχουν γίνει σημαντικοί σε πολλές ηλεκτρικές συσκευές και δημόσιες υποδομές που υποστηρίζουν την καθημερινή μας ζωή. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται ντόπινγκ, προστίθενται μικρές ποσότητες ακαθαρσιών στους καθαρούς ημιαγωγούς προκαλώντας σημαντικές αλλαγές στο συμπεριφορά του υλικού.Λόγω του ρόλου τους στα ηλεκτρονικά, οι ημιαγωγοί αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της ζωής μας. Σκεφτείτε τη ζωή χωρίς ηλεκτρονικά. Δεν θα υπάρχουν ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, υπολογιστές, βιντεοπαιχνίδια και αδύναμος ιατρικός διαγνωστικός εξοπλισμός. Αν και πολλά ηλεκτρικά προϊόντα μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας τεχνολογία σωλήνων κενού, η πρόοδος στην τεχνολογία ημιαγωγών τα τελευταία 50 χρόνια έχει κάνει τις ηλεκτρονικές συσκευές μικρότερες, ταχύτερες και πιο αξιόπιστες. Φανταστείτε για μια στιγμή ότι μεταφερθήκατε στον καρμικά οδηγημένο κόσμο του Earl. Πόσα από τα παρακάτω έχετε δει ή χρησιμοποιήσει τις τελευταίες 24 ώρες; Καθένα έχει σημαντικά εξαρτήματα που έχουν κατασκευαστεί με ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Ιδιότητες ημιαγωγών

Οι ημιαγωγοί μπορούν να μεταδώσουν ηλεκτρική ενέργεια υπό επιλεγμένες συνθήκες ή συνθήκες. Αυτός ο μοναδικός σχεδιασμός το καθιστά ιδανικό για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας με ελεγχόμενο τρόπο, όπως απαιτείται. Σε αντίθεση με τους αγωγούς, οι αγωγοί φόρτισης στους ημιαγωγούς εμφανίζονται μόνο λόγω εξωτερικής ισχύος (θερμικό σοκ). Αναγκάζει έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους να διασχίσουν το κενό ισχύος και να πηδήξουν στη ζώνη κίνησης, αφήνοντας ίσο αριθμό μη κατειλημμένων κυκλωμάτων ισχύος, δηλαδή οπές. Η οδήγηση λόγω ηλεκτρονίων και οπών είναι εξίσου σημαντική.
Αντίσταση:10 έως 10 Ωm
Αγωγιμότητα:10 έως 10 ohm m
Συντελεστής αντίστασης:Αρνητικός
Ροή ρεύματος:Λόγω ηλεκτρονίων και οπών.

Μερικά σημαντικά χαρακτηριστικά των Ημιαγωγών είναι:

Ο ημιαγωγός δρα ως προστασία έναντι του Zero Kelvin. Στην αύξηση της θερμοκρασίας, λειτουργεί ως αγωγός. Λόγω των διαφορετικών ηλεκτρικών ιδιοτήτων, οι ημιαγωγοί μπορούν να αντικατασταθούν με ντόπινγκ για να γίνουν συσκευές ημιαγωγών κατάλληλες για μετατροπή ισχύος, διακόπτες και ενισχυτές. Χαμηλή απώλεια ενέργειας. Οι ημιαγωγοί είναι μικροί σε μέγεθος και ελαφρύ. Η αντίστασή τους είναι μεγαλύτερη από τους αγωγούς αλλά μικρότερη από τους μονωτές. Η αντίσταση των ημιαγωγών υλικών μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αντίστροφα.

Τύποι Ημιαγωγών

Intrinsic SemiconductorExtrinsic Semiconductor

Εσωτερικός ημιαγωγός

Ο εσωτερικός τύπος υλικού ημιαγωγού είναι κατασκευασμένος για να είναι πολύ καθαρός χημικά. Αποτελείται από έναν μόνο τύπο χαρακτηριστικών. Το γερμάνιο (Ge) και το πυρίτιο (Si) είναι οι πιο συνηθισμένοι τύποι εσωτερικών εξαρτημάτων ημιαγωγών. Έχουν τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους (τετρασθενή). Συνδέονται με το άτομο με ομοιοπολικό δεσμό σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης, μερικά ηλεκτρόνια αποκόπτονται και ελεύθερα κινούνται στο πλέγμα, δημιουργώντας έτσι μια απουσία από την αρχική τους θέση (τρύπα ). Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και οι οπές συμβάλλουν στην αγωγή του ηλεκτρισμού στον ημιαγωγό. Οι αρνητικές και οι θετικές εταιρείες δικτύου είναι ίσες σε αξία. Η θερμική ενέργεια μπορεί να ιονίσει μερικά άτομα στο πλέγμα, επομένως η αγωγιμότητα τους είναι ελάχιστη.

Εξωτερικός ημιαγωγός

Η αγωγιμότητα των ημιαγωγών μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με την εισαγωγή ενός μικρού αριθμού κατάλληλων ατόμων που ονομάζονται IMPURITIES. Η διαδικασία προσθήκης ατόμων ρύπων σε έναν καθαρό ημιαγωγό ονομάζεται DOPING. Γενικά, μόνο ένα στα 107 άτομα αντικαθίσταται από ένα άτομο πρόσμιξης σε έναν ντοπαρισμένο ημιαγωγό. Ο εξωτερικός ημιαγωγός μπορεί να χωριστεί σε:

Ημιαγωγός τύπου N

Ημιαγωγός τύπου P

Ημιαγωγός N-Type

Κυρίως λόγω των ηλεκτρονίων. Πέντε δεσμοί σθένους ηλεκτρονίων και τέσσερα ηλεκτρόνια Ge ή Si.Α απελευθερώνεται ένα πέμπτο ηλεκτρόνιο πρόσμιξης. Έτσι, το ατομικό άτομο παρέχει ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο που τρέχει στο πλέγμα και ονομάζεται δότης. Καθώς η ποσότητα των ελεύθερων ηλεκτρονίων αυξάνεται με την προσθήκη ρύπων, οι φορείς του αρνητικού κόστους αυξάνονται. Επομένως, ονομάζεται ημιαγωγός τύπου n. Ο κρύσταλλος στο σύνολό του δεν είναι ουδέτερος, αλλά το άτομο που δίνει γίνεται ένα ευθύ, έμμεσο ιόν. Δεδομένου ότι η μετάδοση οφείλεται στον μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων, τα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό του τύπου n είναι ΦΟΡΕΕΣ ΠΛΕΙΟΦΟΡΙΑΣ και οπές ΜΕΙΟΝΟΤΗΤΕΣ ΦΟΡΕΕΣ.

Ημιαγωγός τύπου P

Κυρίως λόγω των οπών. ηλεκτρόνια τεσσάρων σθένους ημιαγωγών. Αυτό αφήνει την απουσία ηλεκτρονίου (οπής) στις ακαθαρσίες. Αυτά τα βρώμικα άτομα που είναι έτοιμα να δεχτούν τα συνδυασμένα ηλεκτρόνια ονομάζονται «Αποδέκτες». Με την αύξηση της ποσότητας της ρύπανσης, οι οπές (φορείς καλού κόστους) αυξάνονται. Επομένως, ονομάζεται ημιαγωγός τύπου p. Ο κρύσταλλος στο σύνολό του είναι ουδέτερος, αλλά οι δέκτες γίνονται το αρνητικό ιόν. Δεδομένου ότι η αγωγιμότητα του αγωγού οφείλεται στον μεγάλο αριθμό οπών, οι οπές στον ημιαγωγό τύπου p είναι ΜΕΓΑΛΟΙ ΦΟΡΕΙΣ και τα ηλεκτρόνια LESS φορείς.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Τώρα ας καταλάβουμε τη χρήση των ημιαγωγών στην καθημερινή ζωή. Οι ημιαγωγοί χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές. Χωρίς αυτά, η ζωή μας θα ήταν πολύ διαφορετική. Η αξιοπιστία, η συμπαγής τους, το χαμηλό κόστος και η ελεγχόμενη τροφοδοσία τους τα καθιστούν κατάλληλα για χρήση για μια μεγάλη ποικιλία εξαρτημάτων και συσκευών. Τρανζίστορ, δίοδοι, φωτοαισθητήρες, μικροελεγκτές, ενσωματωμένα τσιπ και πολλά άλλα είναι κατασκευασμένα από ημιαγωγούς. Οι υλικές και χημικές ιδιότητες των ημιαγωγών τους επιτρέπουν να σχεδιάζουν τεχνολογικά θαύματα όπως μικροτσίπ, τρανζίστορ, LED, ηλιακά κύτταρα κ.λπ. Ο μικροεπεξεργαστής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της λειτουργίας διαστημικών οχημάτων, τρένων, ρομπότ, αποτελείται από τρανζίστορ και άλλες συσκευές ελέγχου που κατασκευάζονται από συσκευές ημιαγωγών.