Jakie właściwości ma materiał półprzewodnikowy?

Najlepsza odpowiedź

Aby zrozumieć elektrotechnikę i elektronikę, potrzeba wielkiego skoku wiary i zaakceptować następujące zależności. Inżynieria elektryczna i elektroniczna zawiera wiele funkcji, które są wspierane przez przewodniki poprzez statyczność lub szybkość zmiany ruchu masy i ładunku elektronów, a istnieją inne funkcje i operacje, które są obsługiwane w próżni i izolatorach przez szybkość zmian „nieelektronów” „lub prądy przemieszczenia (pozorne), przemieszczenie (pozorna) masa i przemieszczenie (pozorne) ładunek, a czasami przez pęd i” masę i ładunek elektronu „wyrzucane i wystrzeliwane przez działo elektroniczne w próżni lub izolator. Elektron jest cudownym małym bytem, ​​ponieważ ma masę i ładunek, a znacznie więcej, kiedy przemieszcza się do różnych miejsc lub oscyluje w tym samym miejscu, wytwarza prąd, ponieważ uzyskuje różne poziomy napięcia. W połączeniu z poruszającym się elektronem (prądem) istnieje pole magnetyczne, a z napięciem jest związane pole elektryczne. Otóż, pole magnetyczne i pole elektryczne nie potrzebują masy ani naładowanego elektronu, aby je podtrzymywać, ale mówimy i kojarzymy z nimi pojęcia „prądu przemieszczenia (pozornego)” i dodam, że filozoficznie możemy mówić o „przemieszczeniu ( pozorna masa) „i” ładunek przemieszczenia (pozorny). Wszystko to doprowadziłoby do koncepcji energii kinetycznej i energii potencjalnej, nawet w próżni, gdzie nie ma rzeczywistej masy. Aby więc nazywać siebie inżynierami elektrycznymi, musimy zrozumieć, co to jest prąd, napięcia, pola magnetyczne i elektryczne oraz WYŻSZA SZYBKOŚĆ ZMIAN prądów, napięć, pól magnetycznych i elektrycznych zarówno w PRZEWODNIKACH, jak i IZOLATORACH. Teraz przewodniki mogą mieć zmienne wartości rezystancji, zmienną indukcyjność, podczas gdy izolatory mogą mieć zmienną pojemność, jeśli skojarzymy z fizycznymi środowiskami. Wszystkie te komponenty muszą obsługiwać POLA ELEKTROMAGNETYCZNE. które są pozyskiwane przez „elektrony” w przewodnikach lub „nie elektrony” w izolatorach. ”Więc w zasadzie SEMIKON DUTOR to materiał, który jest syntetyzowany do działania pomiędzy byciem przewodnikiem zwarciowym a byciem idealną próżnią izolacyjną, w celu podtrzymywania prądu, napięcia, pola magnetycznego i elektrycznego. Teraz, jak każdy człowiek czy inne życie, do stworzenia życia potrzebne są dwa składniki, ale tutaj nie będziemy mówić o ŻYCIU, ale możemy mówić o REAKCJACH i CZYNNOŚCIACH. Wszyscy wiemy, że różne elementy, które istnieją w naszym świecie, mają efekty powierzchniowe i działania, które gdy wchodzą w kontakt z innymi powierzchniami mówią o tych samych elementach, nie reagują z każdą częścią, ale jeśli RÓŻNE elementy zostaną zetknięte, jak powiedzmy glin i miedź lub żelazo i wodę, wtedy na styku zachodzi reakcja, jak w przypadku Rdzy, która jest formą życia, ale nie nazywamy tego ŻYCIEM, nazywamy to reakcją. Interesujące jest to, że w elektronice i elektrotechnice możemy stworzyć ekwiwalent tego, co jest męskie i żeńskie z neutralnego materiału poprzez domieszkowanie go różnymi poziomami elektronów lub mogę powiedzieć, że dziury! W przypadku aluminium i miedzi występuje efekt elektryczny na skrzyżowaniu, w którym elektrony będą przeskakiwać w górę z jednej powierzchni na drugą, powodując pewną asymetrię, ponieważ zawsze występują różne „rodzaje niesymetrii”, gdy istnieje jedno złącze. Ta asymetria, gdy spotykają się dwa elementy, może przybrać postać prostowania, gdy do złącza zostanie przyłożone napięcie i jeśli złącze otrzyma energię zewnętrzną w postaci światła i ciepła lub nawet siły mechanicznej, jak w kryształach, złącze może wytwarzać elektryczność . Najważniejszą kwestią jest tutaj to, że potrzebujemy materiałów, które można zastosować samodzielnie przy różnym poziomie przewodnictwa lub innej charakterystyce izolatorów. Czasami potrzebujemy złącza z innego materiału i dlatego musimy wykonać inny MATERIAŁ PÓŁPRZEWODNIKOWY, który możemy nazwać materiałem typu N (nadmiar elektronów) i typu P (nadmierne dziury), ale nawet te mogą być wykonane na różnych poziomach lub rozdzielczościach typów N i typu P. Dwa półprzewodnikowe materiały typu N domieszkowane na różnych poziomach i umieszczone w kontakcie również będą reagować „ elektronicznie Czasami używamy asymetrii złącza N i P, wykonanego z różnych materiałów półprzewodnikowych, aby wykonać diodę, a czasami używamy złącza wykonanego z innego półprzewodnika materiał, aby WYSTRZELIĆ elektrony z dala od złącza, tak jak to robili w starych zaworach (lampach) od katody do anody w kineskopach lub telewizorach, używają do wystrzeliwania elektronów do próżni i ciągnięcia ich dodatnim napięciem na anodzie . Na lotniskowcach strzelają do 10-tonowych samolotów odrzutowych za pomocą katapult parowych, aw elektrotechnice możemy strzelać elektronami ze złącza wykonanego z różnych materiałów półprzewodnikowych jako źródła działa, jeśli wykonujemy cienkie materiały.Ale musimy je złapać, a ponieważ nie możemy mieć próżni w tranzystorach, tak jak kiedyś w zaworach, wszystko z powodu faktu, że wszystkie tranzystory są „zimne” i nie strzelają ani nie „odparowują” elektronów z powodu podgrzanej katody, ale ze względu na inne „właściwości elektroniczne” właściwe dla złącza wykonanego z różnych materiałów półprzewodnikowych. W tranzystorze złącze emiter-baza wykorzystuje asymetrię złącza NP do wystrzeliwania elektronów, podczas gdy złącze baza-kolektor łapie je, ale to drugie musi zastąpić próżnię, która była używana w zaworze, jeśli potrzebujemy wzmacniacza . Tak więc, podczas gdy złącze emiter-podstawa wykorzystuje asymetrię do przodu dwóch różnych materiałów półprzewodnikowych w celu uzyskania zwarcia lub możliwie niskiej rezystancji, podczas gdy złącze baza-kolektor wykorzystuje odwrotną niesymetrię materiału NP, aby uzyskać obwód otwarty lub jako blisko, jak tylko możemy dostać się do próżni. Jest to około 100 000 omów dla tranzystorów krzemowych i znacznie niższe dla starych półprzewodników germanowych. Powróćmy więc do tego, co powiedzieliśmy. * Zwarcie i przerwa w obwodzie są bardzo przydatne w elektrotechnice. * Zwarcie może być nawinięte w bliskiej odległości, aby wytworzyć cewkę indukcyjną, podczas gdy obwód otwarty może być ograniczony do wytworzenia kondensatora, podczas gdy pojedynczy półprzewodnik może być użyty do wytworzenia rezystora o dowolnej wartości. * Stosowany w parach jak na powierzchni złącza, gdzie każda część ma inny poziom półprzewodnictwa, wówczas wypadkowa niesymetria złącza może wytworzyć diodę, która ma charakterystykę zwarcia w jednym kierunku i próżni lub izolator w innym kierunku. * Używając dwóch połączeń półprzewodnikowych z powrotem do tyłu, można ustawić dwa różne domieszkowane półprzewodniki w jednym złączu, aby działały jako zwarcie i wyrzucały elektrony z dala od złącza, gdy jedna część złącza jest bardzo cienka, a jedna potrzebuje drugiego złącza działać jak próżnia lub dobry izolator do łapania lub zbierania elektronów (lub dziur), ponieważ w przeciwnym razie nie uzyskuje się działania wzmacniacza. Cóż, ta ostatnia sytuacja polegająca na umieszczeniu razem różnych poziomów domieszkowanych półprzewodników może być traktowana jako jedno złącze generujące prąd przez zwarcie za pomocą źródła prądu wejściowego, a następnie wystrzeliwanie powstałego prądu przewodzenia przez izolator, tak aby prąd wyglądał jakby wyłaniał się z wysokiej rezystancji za pomocą odkurzacza przy kolektorze, aby przyciągnąć strumień prądu ze złącza podstawy emitera! To jest podstawa wzmocnienia. Po prostu nie można złapać elektronów w drugim zwarciu po tym, jak wygenerowano je ze zwarcia pierwotnego, ponieważ nie nastąpi zmiana impedancji w przepływie prądu. W zasadzie jest to zasada działania wszystkich wzmacniaczy, urządzenia, które zmienia impedancję na przepływ prądu. (istnieje wersja napięciowa jako FET wpływająca na pole elektryczne w przyrządzie półprzewodnikowym) Cóż, jeśli mamy jedno złącze wykorzystujące dwa elementy półprzewodnikowe o różnych rozdzielczościach domieszkowanych w celu wytworzenia elektronu przewodzącego, możemy ustalić funkcje, które mogą pozostawić elektrony w tyle i uruchomić pole elektromagnetyczne w celu wytworzenia w izolatorze sygnałów świetlnych, radiowych lub rentgenowskich, jak w przypadku fal radiowych. Przypuszczam, że moglibyśmy powiedzieć, że to właśnie robi dioda LED, ale są diody Gunna, które robią to w podobny sposób, wszystko w zależności od domieszkowania zastosowanych półprzewodników. Należy zauważyć, że rozgrzany do czerwoności rezystor lub grzejnik może być postrzegany jako działający jak antena i dlatego są chwile, w których nie można postrzegać rezystora lub półprzewodnika jako „stratnego”, ponieważ to, co jest zawarte w postaci ciepła lub energii elektromagnetycznej, może być bardzo przydatne dla inżyniera. Na tym etapie stworzyliśmy funkcje pola magnetycznego i elektrycznego, które rozcięły, wypromieniowały lub wyrzuciły się z półprzewodnika i wystrzeliły w wolną przestrzeń lub próżnię, co jest idealnym izolatorem, w którym musimy zapomnieć o „przewodzącej” części w „półprzewodnikach” i musimy nauczyć się radzić sobie z „przemieszczającymi się elektronami lub prądem”, „przemieszczeniem (pozorną) masą” i „przemieszczeniem (pozornymi) ładunkami”. Cóż, myślę, że lepiej zostawmy przepływ pól magnetycznych i elektrycznych w izolatorach i przestrzeni na inny czas, ponieważ proces przewodzenia można potraktować w inny sposób ………. gdzie musimy się pobawić i zrozumieć znaczenie WYŻSZEJ SZYBKOŚCI ZMIAN PRĄDÓW PRZEWODZENIA, NAPIĘĆ, POLA MAGNETYCZNEGO I ELEKTRYCZNEGO oraz PRĄDÓW PRZENIESIENIA (pozornych). Warunki statyczne nie są tak przydatne w nieograniczonej przestrzeni lub próżni. Być może warunki statyczne są przydatne w kosmosie lub innej przestrzeni izolacyjnej, jeśli jest ograniczone przez niesymetrię elektronów unoszących się w pobliżu na chmurze lub izolowanych na pływających wyspach miedzi lub innych metali, ponieważ planety w kosmosie wytwarzają grawitację w przestrzeni lub izolator między nimi .

Odpowiedź

„Właściwości półprzewodników ”.

„ Ważne dodatkowe właściwości półprzewodników, które czynią je wyjątkowymi : –

Półprzewodniki mają określone właściwości elektryczne. Substancja przewodząca prąd nazywana jest przewodnikiem, a substancja, która nie przewodzi prądu, nazywana jest izolatorem. Półprzewodniki to substancje, których właściwości znajdują się gdzieś pomiędzy nimi. Właściwości elektryczne można określić rezystywnością. Przewodniki takie jak złoto, srebro i miedź mają niską rezystancję i łatwo przewodzą prąd. Izolatory, takie jak guma, szkło i ceramika, mają dużą rezystancję i trudno przez nie przepuszczać prąd. Właściwości Półprzewodniki mają właściwości gdzieś pomiędzy tymi dwoma. Ich rezystywność może się zmieniać na przykład w zależności od temperatury. W niskiej temperaturze prawie nie przepływa przez nie prąd. Ale gdy temperatura wzrasta, elektryczność łatwo przez nie przepływa. Półprzewodniki prawie nie zawierające zanieczyszczeń nie przewodzą prądu. Ale kiedy niektóre elementy zostaną dodane do półprzewodników , elektryczność z łatwością przepływa przez nie. Półprzewodniki składające się z jednego elementu nazywane są elementarnymi półprzewodnikami , w tym słynne półprzewodnik materiał Krzem. Z drugiej strony półprzewodniki złożone z dwóch lub więcej związków nazywane są złożonymi półprzewodnikami , i są używane w laserach półprzewodnikowych , diodach elektroluminescencyjnych itp.

Pasmo energii

Atom składa się jądra i elektronów krążących wokół jądra. Elektrony nie mogą okrążać jądra w żadnej odległości w przestrzeni atomowej otaczającej jądro, ale dozwolone są tylko pewne, bardzo specyficzne orbity i istnieją tylko na określonych dyskretnych poziomach. Te energie nazywane są poziomami energii. Duża liczba atomów gromadzi się, tworząc kryształ i oddziałuje w stałym materiale, a następnie poziomy energii stały się tak blisko siebie, że tworzą pasma. To jest pasmo energii. Metale, półprzewodniki i izolatory różnią się od siebie strukturą pasmową. Ich struktury pasmowe są pokazane na poniższym rysunku.

W metalach pasmo przewodnictwa i pasmo walencyjne są bardzo bliższe siebie nawzajem i mogą się nawet pokrywać, z energią Fermiego （Eｆ） gdzieś w środku. Oznacza to, że metal zawsze ma elektrony, które mogą się swobodnie poruszać, a więc zawsze mogą przenosić prąd. Takie elektrony są znane jako wolne elektrony. Te wolne elektrony są odpowiedzialne za prąd przepływający przez metal.

W półprzewodnikach i izolatorach pasmo walencyjne i pasmo przewodnictwa są oddzielone zakazaną przerwą energetyczną （np.） O wystarczającej szerokości, a energia Fermiego （ Eｆ） jest pomiędzy pasmem walencyjnym i przewodnictwa. Aby dostać się do pasma przewodnictwa, elektron musi zdobyć wystarczającą ilość energii, aby przeskoczyć pasmo wzbronione. Gdy to zrobisz, może przewodzić.

W półprzewodnikach w temperaturze pokojowej przerwa wzbroniona jest mniejsza, jest wystarczająco dużo energii cieplnej, aby umożliwić elektronom dość łatwe przeskoczenie szczeliny i przejście w paśmie przewodzenia, biorąc pod uwagę ograniczoną przewodność półprzewodnika. W niskiej temperaturze żaden elektron nie ma wystarczającej energii, aby zająć pasmo przewodnictwa, a zatem żaden ruch ładunku nie jest możliwy. Przy zera absolutnego półprzewodniki są idealnymi izolatorami. Gęstość elektronów w paśmie przewodzącym w temperaturze pokojowej nie jest tak wysoka jak w metalach, dlatego nie mogą przewodzić prądu tak dobrze jak metal. Przewodność elektryczna półprzewodnika nie jest tak wysoka jak metal, ale także nie tak słaba, jak izolator elektryczny. Dlatego ten rodzaj materiału nazywany jest półprzewodnikiem – oznacza półprzewodnik.

Pasmo wzbronione dla izolatorów jest duże, więc bardzo niewiele elektronów może przeskoczyć. Dlatego prąd nie przepływa łatwo w izolatorach. Różnica między izolatorami a półprzewodnikami polega na wielkości energii pasma wzbronionego. W izolatorze, w którym zabroniona szczelina jest bardzo duża, w wyniku czego energia potrzebna elektronowi do przejścia do pasma przewodnictwa jest praktycznie wystarczająco duża. Izolatory nie przewodzą łatwo elektryczności. Oznacza to, że przewodnictwo elektryczne izolatora jest bardzo słabe.

Kryształ półprzewodnikowy używany w układach scalonych itp. To monokrystaliczny krzem o wysokiej czystości 99,999999999\%, ale podczas tworzenia obwodu zanieczyszczenia są dodawane w celu kontrolowania właściwości elektrycznych . W zależności od dodanych zanieczyszczeń stają się półprzewodnikami typu n i p.

Pięciowartościowy fosfor (P) lub arsen (As) są dodawane do krzemu o wysokiej czystości w półprzewodnikach typu n.Te zanieczyszczenia nazywane są dawcami. Poziom energii dawcy znajduje się blisko pasma przewodnictwa, to znaczy przerwa energetyczna jest niewielka. Następnie elektrony na tym poziomie energii są łatwo wzbudzane do pasma przewodnictwa i przyczyniają się do przewodnictwa.

Z drugiej strony, trójwartościowy bor (B) itp. Jest dodawany do półprzewodnika typu p. Nazywa się to akceptorem. Poziom energii akceptora jest zbliżony do pasma walencyjnego. Ponieważ nie ma tutaj elektronów, elektrony w paśmie walencyjnym są tutaj wzbudzone. W rezultacie w paśmie walencyjnym powstają dziury, które wpływają na przewodnictwo.

Akredytacja

© Hitachi High-Tech Corporation 2001, 2021 ″.