Vilka är egenskaperna hos halvledarmaterial?

Bästa svaret

För att förstå elektroteknik behöver man ett stort hopp av tro och måste acceptera följande relationer. Elektroteknik innehåller många funktioner som stöds av ledare genom statisk rörelse eller hastighet för förändring av elektronernas massa och laddning, och det finns andra funktioner och operationer som stöds i vakuum och isolatorer genom förändringshastighet för ”icke-elektroner ”eller förskjutning (uppenbar) ström, förskjutning (uppenbar) massa och förskjutning (uppenbar) laddning, och ibland genom momentum och” massa och laddning av en elektron ”kastas och avfyras av en elektronisk pistol genom ett vakuum eller en isolator. Elektronen är en underbar liten enhet eftersom den har massa och laddning och mycket mer när den rör sig till olika orter eller oscillerar på samma plats skapar den en ström när den får olika spänningsnivåer. I samband med en rörlig elektron (ström) finns det ett magnetfält och associerat med spänningen finns det ett elektriskt fält. Nu behöver magnetfältet och det elektriska fältet ingen massa eller en laddad elektron för att stödja det, men vi talar och associerar med dem begreppen ”förskjutning (uppenbar) ström” och jag skulle tillägga att vi filosofiskt kan tala om en ”förskjutning ( uppenbar massa) ”och en” förskjutning (uppenbar) laddning. Allt detta skulle leda till begrepp om kinetisk energi och potentiell energi, även i ett vakuum, där det inte finns någon verklig massa. Så, för att kalla oss elektrotekniker måste vi förstå vad som är ström, spänningar, magnetiska och elektriska fält, och HÖGRE FÖRÄNDRINGSFÖRÄNDRINGAR av strömmar, spänningar, magnetiska och elektriska fält i både ledare och isolatorer Nu kan ledare ha variabla motståndsvärden, variabel induktans, medan isolatorer kan ha variabel kapacitans om vi associerar dem med fysiska miljöer. Alla dessa komponenter behöver hantera ELEKTROMAGNETISKA FÄLT. som kommer från antingen ”elektroner” i ledare eller ”icke-elektroner” i isolatorer ”Så i grund och botten en SEMICON DUTOR är ett material som syntetiseras för att fungera mellan att vara en kortslutningsledare och att vara ett perfekt isolerande vakuum, i syfte att stödja ström-, spännings-, magnetfält och elektriska fält. Nu, som alla mänskliga eller andra liv, behöver man två komponenter för att skapa liv, men här ska vi inte prata om LIV, men vi kan prata om REAKTIONER och AKTIVITETER. Vi vet alla att de olika elementen som finns i vår värld har yteffekter och aktiviteter, som när de kommer i kontakt vilka andra ytor säger om samma element reagerar de inte med varje del, utan om Olika element kommer i kontakt, som säg aluminium och koppar eller järn och vatten, då sker det vid korsningen, som i fallet med RUST, som är en form av liv, men vi kallar det inte LIV, vi kallar det en reaktion. Det är intressant att vi inom elektronik och elektroteknik kan skapa motsvarigheten till vad som är man och kvinna från ett neutralt material genom att dopa det med olika nivåer av elektroner eller får jag säga hål! Med aluminium och koppar finns det en elektrisk effekt vid korsningen där elektroner kommer att hoppa högt från en yta till nästa och orsaka lite osymmetri, eftersom det alltid finns olika ”typer av osymmetrier” när det finns en korsning. Dessa osymmetri, när två element möts, kan vara i form av korrigering när en spänning appliceras på korsningen och om korsningen ges extern energi som ljus och värme eller till och med en mekanisk kraft som i kristaller, kan korsningen skapa elektricitet . Den viktigaste frågan här är att vi behöver material som kan användas på egen hand på en annan nivå av konduktivitet eller olika egenskaper hos isolatorer. Någon gång behöver vi en korsning av olika material och så måste vi göra olika SEMICONDUCTOR MATERIAL som vi kan kalla N-typ (överdrivna elektroner) och P-typ (överdrivna hål) material, men även dessa kan göras på olika nivåer eller upplösningar av N-typer och P-typer. Två halvledarmaterial av typen N dopade på olika nivåer och placeras i kontakt kommer också att reagera elektroniskt. Ibland använder vi osymmetrin för N- och P-korsningen, gjord av olika halvledarmaterial för att skapa en diod och ibland använder vi en korsning av olika halvledare material för att SKYTA elektroner bort från korsningen som de brukade göra i gamla ventiler (rör) från katoden till anoden i CRT eller TV-apparater, de använder för att skjuta elektroner i ett vakuum och dra dem med den positiva spänningen vid anoden . I hangarfartyg skjuter de 10 ton jetplan med ångkatapulter och inom elektroteknik kan vi skjuta elektroner från en korsning gjord av olika halvledarmaterial som vapenkälla, om vi gör tunna material.Men vi måste fånga dem och eftersom vi inte kan ha vakuum i transistorer, som vi brukade ha i ventiler, allt på grund av att alla transistorer är ”kalla” och de skjuter inte eller ”förångar” elektroner på grund av uppvärmd katod, men på grund av andra ”elektroniska funktionsegenskaper” som är inneboende i korsningen tillverkad av olika halvledarmaterial. I en transistor använder emitter-baskorsningen osymmetrin av en NP-korsning för att skjuta elektroner medan baskollektorkopplingen fångar dem, men den senare måste ersätta vakuumet som användes i en ventil om vi behöver ha en förstärkare . Så medan emitter-baskorsningen använder den framåtriktade osymmetrin av två olika halvledarmaterial för att få en kortslutning eller så lågt motstånd som praktiskt möjligt, medan baskollektorkopplingen använder den omvända osymmetrin av NP-materialet för att erhålla en öppen krets eller som när vi kan komma till ett vakuum. Det är ungefär 100 000 ohm för kiseltransistorer och mycket lägre för de gamla germanium halvledarna. Så låt oss återuppta vad vi sa. * En kortslutning och en öppen krets är mycket användbara inom elektroteknik. * En kortslutning kan lindas i närheten av varandra för att producera en induktor, medan en öppen krets kan begränsas till att producera en kondensator, medan en ensam halvledare kan användas för att producera ett motstånd av vilket värde som helst. * Används i par som i ytan på en korsning, där varje del har olika nivå av halvledningsförmåga, då den resulterande osymmetrin av korsningen kan producera en diod, som har en egenskap av kortslutning i en riktning och ett vakuum eller en isolator i andra riktningen. * Med hjälp av två halvledarkorsningar rygg mot rygg kan man ordna två olika dopade halvledare i en korsning för att fungera som en kortslutning och för att skjuta elektroner bort från korsningen när en del av korsningen görs mycket tunn och man behöver en andra korsning att fungera som ett vakuum eller en bra isolator för att fånga eller samla in elektronerna (eller hålen) eftersom man annars inte får en förstärkaråtgärd. Nåväl, den senare situationen att placera olika nivåer av dopade halvledare tillsammans, det kan ses som en korsning som genererar en ström genom en kortslutning med hjälp av en ingångsströmskälla, och sedan skjuter den resulterande ledningsströmmen genom en isolator så att strömmen ser ut som om det dyker upp bildar ett högt motstånd med en dammsugare vid uppsamlaren för att attrahera det aktuella skottet från emitterbaskorsningen! Det är grunderna för förstärkning. Man kan bara inte fånga elektroner i en andra kortslutning efter att man har genererat dem från en primär kortslutning eftersom det inte kommer att bli någon förändring av impedansen till strömflödet. I grund och botten är det principen för alla förstärkare, en anordning som ändrar impedansen till strömflödet. (det finns en spänningsversion som en FET som påverkar det elektriska fältet i halvledaranordningen) Om vi ​​har en korsning som använder två halvledarelement med olika dopade upplösningar för att skapa en ledningselektron, kan vi skapa funktioner som kan lämna elektronerna bakom och starta ett elektromagnetiskt fält för att producera, ljus- eller radio- eller röntgensignaler i en isolator, som i radiovågor. Jag antar att vi kan säga att detta är vad en lysdiod gör, men det finns Gunn-dioder som gör det på ett relaterat sätt, allt beroende på dopningen av de använda halvledarna. Observera att ett glödande motstånd eller värmare kan ses som fungerar som en antenn och därför finns det tillfällen där man inte kan se på ett motstånd eller en halvledare som ”förlorad”, eftersom det som finns som värme eller elektromagnetisk energi kan vara mycket användbar för en ingenjör. I detta skede har vi skapat magnetiska och elektriska fältfunktioner som har dissekerat eller utstrålat eller projicerat sig från halvledaren och lanserats i fritt utrymme eller vakuum, vilket är en perfekt isolator där vi måste glömma bort den ”ledande” delen i ”halvledare” och vi måste lära oss att hantera ”förskjutningselektroner eller ström”, ”förskjutning (uppenbar) massa” och ”förskjutning (uppenbar) laddning”. Jag antar att vi bättre lämnar flödet av magnetiska och elektriska fält i isolatorer och utrymme för en annan gång, eftersom ledningsprocessen kan behandlas på ett annat sätt ………. där vi behöver spela om och förstå vikten av HÖGRE FREKVENS FÖRÄNDRINGAR AV KONSTRUKTIONSSTRÖMAR, SPÄNNINGAR, MAGNETISKA OCH ELEKTRISKA FÄLTAR OCH FÖRVISNING (uppenbara) STRÖMAR. Statiska förhållanden är inte så användbara i ett obegränsat utrymme eller i ett vakuum. Kanske är statiska förhållanden användbara i rymden eller annat isolerande utrymme om det begränsas av en osymmetri av elektroner som flyter i närheten på ett moln eller isoleras på flytande öar av koppar eller andra metaller som planeterna i rymden som producerar gravitation i utrymmet eller isolatorn mellan .

Svar

“Egenskaper hos halvledare ”.

“ De viktiga ytterligare egenskaperna hos halvledare som gör dem unika : –

Halvledare har specifika elektriska egenskaper. Ett ämne som leder elektricitet kallas en ledare, och ett ämne som inte leder elektricitet kallas en isolator. Halvledare är ämnen med egenskaper någonstans mellan dem. Elektriska egenskaper kan indikeras med resistivitet. Ledare som guld, silver och koppar har låg motståndskraft och leder lätt elektricitet. Isolatorer som gummi, glas och keramik har hög motståndskraft och är svåra för elektricitet att passera igenom. Halvledare har egenskaper någonstans mellan dessa två. Deras resistivitet kan till exempel förändras beroende på temperaturen. Vid låg temperatur passerar nästan ingen elektricitet genom dem. Men när temperaturen stiger passerar el lätt genom dem. Halvledare som innehåller nästan inga föroreningar leder nästan ingen elektricitet. Men när vissa element läggs till i halvledare , passerar elektricitet lätt genom dem. Halvledare bestående av ett enda element kallas elementära halvledare , inklusive den berömda halvledare material kisel. Å andra sidan kallas halvledare som består av två eller flera föreningar förening halvledare , och används i halvledar -lasrar, ljusdioder , etc.

Energiband

En atom består av en kärna och elektroner som kretsar kring kärnan. Elektronerna kan inte kretsa kring kärnan på något avstånd i atomutrymmet som omger kärnan, men endast vissa, mycket specifika banor är tillåtna och existerar endast på specifika diskreta nivåer. Dessa energier kallas energinivåer. Ett stort antal atomer samlas för att bilda en kristall och samverkar i ett fast material, sedan blev energinivåerna så nära varandra att de bildar band. Detta är energibandet. Metaller, halvledare och isolatorer skiljer sig från varandra genom sina bandstrukturer. Deras bandstrukturer visas i figuren nedan.

I metaller kommer ledningsbandet och valensbandet mycket närmare varandra och kan till och med överlappa varandra, med Fermi-energin （Eｆ） någonstans inuti. Detta innebär att metallen alltid har elektroner som kan röra sig fritt och så alltid kan bära ström. Sådana elektroner är kända som fria elektroner. Dessa fria elektroner är ansvariga för ström som flyter genom en metall.

I halvledare och isolatorer är valansbandet och ledningsbandet åtskilda av ett förbjudet energigap （T ex） med tillräcklig bredd och Fermi-energin （ Eｆ） är mellan valens- och ledningsbandet. För att komma till ledningsbandet måste elektronen få tillräckligt med energi för att hoppa över bandgapet. När detta är gjort kan det leda.

I halvledare vid rumstemperatur är bandgapet mindre, det finns tillräckligt med termisk energi för att elektroner ska kunna hoppa över gapet ganska enkelt och göra övergångarna i ledningsband, med tanke på halvledaren begränsad konduktivitet. Vid låg temperatur har ingen elektron tillräcklig energi för att uppta ledningsbandet och därmed är ingen laddningsrörelse möjlig. Vid absolut noll är halvledare perfekta isolatorer. Elektronernas täthet i ledningsband vid rumstemperatur är inte så hög som i metaller, och kan därför inte leda ström lika bra som metall. Halvledarens elektriska ledningsförmåga är inte lika hög som metall men inte lika dålig som elektrisk isolator. Det är därför den här typen av material kallas halvledare – betyder halvledare.

Bandgapet för isolatorer är stort så mycket få elektroner kan hoppa över gapet. Därför flyter ström inte lätt i isolatorer. Skillnaden mellan isolatorer och halvledare är storleken på bandgapsenergin. I isolator där förbjudet gap är mycket stort och som ett resultat är den energi som elektronen behöver för att gå över till ledningsbandet praktiskt taget tillräckligt stor. Isolatorer leder inte lätt el. Det betyder att den elektriska ledningsförmågan hos isolatorn är mycket dålig.

Halvledarkristall som används för IC etc. är enkelkristallkisel med hög renhet på 99,999999999\%, men när man faktiskt skapar en krets tillsätts föroreningar för att kontrollera de elektriska egenskaperna . Beroende på de tillsatta föroreningarna blir de halvledare av n-typ och p-typ.

Pentavalent fosfor (P) eller arsenik (As) läggs till kisel med hög renhet för halvledare av n-typ.Dessa föroreningar kallas givare. Givarens energinivå ligger nära ledningsbandet, det vill säga energiklyftan är liten. Därefter exciteras elektroner på denna energinivå lätt för ledningsbandet och bidrar till ledningsförmågan.

Å andra sidan tillsätts trivalent bor (B) etc. till halvledaren av p-typ. Detta kallas en acceptor. Acceptorns energinivå ligger nära valensbandet. Eftersom det inte finns några elektroner här är elektroner i valensbandet glada här. Som ett resultat bildas hål i valensbandet, vilket bidrar till konduktiviteten.

Akkreditering

© Hitachi High-Tech Corporation 2001, 2021 .