Beste Antwort
Um die Elektrotechnik und Elektronik zu verstehen, braucht man einen großen Vertrauenssprung und muss die folgenden Beziehungen akzeptieren. Elektrotechnik und Elektronik enthalten viele Funktionen, die von Leitern durch statische oder Änderungsrate der Bewegung der Masse und Ladung von Elektronen unterstützt werden, und es gibt andere Funktionen und Operationen, die in Vakuum und Isolatoren durch die Änderungsrate von „Nichtelektronen“ unterstützt werden „oder Verschiebungsströme (scheinbare), Verschiebungsmasse (scheinbare Masse) und Verschiebungsladung (scheinbare Ladung) und manchmal durch den Impuls und die“ Masse und Ladung eines Elektrons „, die von einer elektronischen Pistole durch ein Vakuum oder einen Isolator geworfen und abgefeuert werden. Das Elektron ist eine wunderbare kleine Einheit, da es Masse und Ladung hat und vieles mehr, wenn es sich zu verschiedenen Orten bewegt oder an derselben Stelle schwingt, erzeugt es einen Strom, wenn es unterschiedliche Spannungspegel gewinnt. Mit einem sich bewegenden Elektron (Strom) verbunden ist ein Magnetfeld und mit der Spannung ein elektrisches Feld. Nun, das Magnetfeld und das elektrische Feld brauchen weder Masse noch ein geladenes Elektron, um es zu unterstützen, aber wir sprechen und assoziieren mit ihnen Konzepte des „(scheinbaren) Verschiebungsstroms“, und ich möchte hinzufügen, dass wir philosophisch von einer „Verschiebung“ sprechen können ( scheinbare Masse) „und eine“ Verschiebung (scheinbare) Ladung. All dies würde zu Konzepten der kinetischen Energie und der potentiellen Energie führen, selbst in einem Vakuum, in dem es keine wirkliche Masse gibt. Um uns Elektroingenieure zu nennen, müssen wir verstehen, was ist Strom, Spannungen, magnetische und elektrische Felder und eine höhere Änderungsrate von Strömen, Spannungen, magnetischen und elektrischen Feldern sowohl in Leitern als auch in Isolatoren. Jetzt können Leiter variable Widerstandswerte und variable Induktivität haben, während Isolatoren eine variable Kapazität haben können, wenn wir assoziieren Alle diese Komponenten müssen mit ELEKTROMAGNETISCHEN FELDERN umgehen können, die entweder von „Elektronen“ in Leitern oder von „Nichtelektronen“ in Isolatoren stammen. „Also im Grunde ein SEMICON DUTOR ist ein Material, das synthetisiert wird, um zwischen einem Kurzschlussleiter und einem perfekten Isoliervakuum zu arbeiten, um die Strom-, Spannungs-, Magnet- und elektrischen Felder zu unterstützen. Wie jedes menschliche oder andere Leben braucht man zwei Komponenten, um Leben zu schaffen, aber hier werden wir nicht über das LEBEN sprechen, sondern über REAKTIONEN und AKTIVITÄTEN. Wir alle wissen, dass die verschiedenen Elemente, die in unserer Welt existieren, Oberflächeneffekte und -aktivitäten haben. Wenn sie in Kontakt kommen und andere Oberflächen von denselben Elementen sprechen, reagieren sie nicht mit jedem Teil, sondern wenn VERSCHIEDENE Elemente in Kontakt gebracht werden sagen wir Aluminium und Kupfer oder Eisen und Wasser, dann gibt es an der Verbindungsstelle eine Reaktion, wie im Fall von RUST, einer Lebensform, aber wir nennen es nicht LEBEN, wir nennen es eine Reaktion. Es ist interessant, dass wir in der Elektronik und Elektrotechnik aus einem neutralen Material das Äquivalent von Männlich und Weiblich herstellen können, indem wir es mit unterschiedlichen Elektronenniveaus dotieren, oder darf ich Löcher sagen! Bei Aluminium und Kupfer gibt es einen elektrischen Effekt an der Verbindungsstelle, bei dem Elektronen von einer Oberfläche zur nächsten hoch springen und eine gewisse Unsymmetrie verursachen, da es bei einer Verbindungsstelle immer verschiedene Arten von Unsymmetrien gibt. Diese Unsymmetrie kann, wenn sich zwei Elemente treffen, in Form einer Gleichrichtung auftreten, wenn eine Spannung an den Übergang angelegt wird und wenn dem Übergang externe Energie als Licht und Wärme oder sogar eine mechanische Kraft wie in Kristallen gegeben wird, kann der Übergang Elektrizität erzeugen . Das wichtigste Problem hierbei ist, dass wir Materialien benötigen, die allein auf einer anderen Leitfähigkeit oder mit unterschiedlichen Eigenschaften eines Isolators verwendet werden können. Manchmal brauchen wir eine Verbindung aus unterschiedlichem Material und müssen daher verschiedene HALBLEITERMATERIALIEN herstellen, die wir als Material vom N-Typ (übermäßige Elektronen) und P-Typ (übermäßige Löcher) bezeichnen können, aber selbst diese können mit unterschiedlichen Niveaus oder Auflösungen von N-Typen hergestellt werden und P-Typen. Zwei Halbleitermaterialien vom N-Typ, die auf unterschiedlichen Ebenen dotiert und in Kontakt gebracht wurden, reagieren ebenfalls „elektronisch“. Manchmal verwenden wir die Unsymmetrie des N- und P-Übergangs, der aus verschiedenen Halbleitermaterialien besteht, um eine Diode herzustellen, und manchmal verwenden wir einen Übergang aus verschiedenen Halbleitern Material, um Elektronen von der Verbindungsstelle wegzuschießen, wie sie es früher in alten Ventilen (Röhren) von der Kathode zur Anode in der CRT oder in Fernsehgeräten getan haben, verwenden sie, um Elektronen in ein Vakuum zu schießen und sie mit der positiven Spannung an der Anode zu ziehen . In Flugzeugträgern schießen sie 10-Tonnen-Düsenflugzeuge mit Dampfkatapulten und in der Elektrotechnik können wir Elektronen von einem Übergang aus verschiedenen Halbleitermaterialien als Kanonenquelle abschießen, wenn wir dünne Materialien herstellen.Aber wir müssen sie fangen und da wir in Transistoren kein Vakuum haben können, wie wir es früher in Ventilen getan haben, alles aufgrund der Tatsache, dass alle Transistoren „kalt“ sind und sie aufgrund der erhitzten Kathode keine Elektronen schießen oder „verdampfen“. aber aufgrund anderer „elektronischer Merkmalseigenschaften“, die dem Übergang aus verschiedenen Halbleitermaterialien eigen sind. In einem Transistor verwendet der Emitter-Basis-Übergang die Unsymmetrie eines NP-Übergangs, um Elektronen abzuschießen, während der Basis-Kollektor-Übergang sie auffängt. Letzterer muss jedoch das Vakuum ersetzen, das in einem Ventil verwendet wurde, wenn wir einen Verstärker benötigen . Während der Emitter-Basis-Übergang die Vorwärts-Unsymmetrie von zwei verschiedenen Halbleitermaterialien verwendet, um einen Kurzschluss oder einen möglichst niedrigen Widerstand zu erhalten, während der Basis-Kollektor-Übergang die Rückwärts-Unsymmetrie des NP-Materials verwendet, um einen offenen Stromkreis zu erhalten, oder als nah wie wir zu einem Vakuum kommen können. Es ist ungefähr 100.000 Ohm für Siliziumtransistoren und viel niedriger für die alten Germaniumhalbleiter. Lassen Sie uns also wieder aufnehmen, was wir gesagt haben. * Ein Kurzschluss und ein offener Stromkreis sind in der Elektrotechnik sehr nützlich. * Ein Kurzschluss kann in unmittelbarer Nähe zur Erzeugung eines Induktors gewickelt werden, während ein offener Stromkreis zur Erzeugung eines Kondensators begrenzt werden kann, während ein einzelner Halbleiter zur Erzeugung eines Widerstands mit einem beliebigen Wert verwendet werden kann. * Wird in Paaren wie auf der Oberfläche eines Übergangs verwendet, wo jeder Teil eine andere Halbleitfähigkeit aufweist, kann die resultierende Unsymmetrie des Übergangs eine Diode erzeugen, die die Eigenschaft eines Kurzschlusses in einer Richtung und eines Vakuums aufweist oder ein Isolator in die andere Richtung. * Wenn zwei Halbleiterübergänge hintereinander verwendet werden, können zwei verschiedene dotierte Halbleiter in einem Übergang als Kurzschluss fungieren und Elektronen vom Übergang weggeschossen werden, wenn ein Teil des Übergangs sehr dünn ist und einer einen zweiten Übergang benötigt als Vakuum oder guter Isolator zu wirken, um die Elektronen (oder die Löcher) aufzufangen oder zu sammeln, da man sonst keine Verstärkerwirkung bekommt. Nun, die letztere Situation, bei der verschiedene Ebenen dotierter Halbsekunden zusammengelegt werden, kann als ein Übergang angesehen werden, der einen Strom durch einen Kurzschluss unter Verwendung einer Eingangsstromquelle erzeugt und dann den resultierenden Leitungsstrom durch einen Isolator schießt, so dass der Strom aussieht als ob es mit einem Staubsauger am Kollektor einen hohen Widerstand bilden würde, um den Stromschuss vom Emitterbasisübergang anzuziehen! Das sind die Grundlagen der Verstärkung. Man kann Elektronen in einem zweiten Kurzschluss einfach nicht fangen, nachdem man sie aus einem primären Kurzschluss erzeugt hat, da sich die Impedanz des Stromflusses nicht ändert. Grundsätzlich ist das das Prinzip aller Verstärker, ein Gerät, das die Impedanz zum Stromfluss ändert. (Es gibt eine Spannungsversion als FET, die das elektrische Feld in der Halbleiterbauelement beeinflusst.) Wenn wir einen Übergang haben, bei dem zwei Halbleiterelemente mit unterschiedlichen dotierten Auflösungen verwendet werden, um ein Leitungselektron zu erzeugen, können wir Funktionen festlegen, die die Elektronen zurücklassen und Starten Sie ein elektromagnetisches Feld, um Licht- oder Funk- oder Röntgensignale in einem Isolator wie bei Funkwellen zu erzeugen. Ich nehme an, wir könnten sagen, dass dies eine LED ist, aber es gibt Gunn-Dioden, die dies auf ähnliche Weise tun, abhängig von der Dotierung der verwendeten Halbleiter. Es ist zu beachten, dass ein glühender Widerstand oder eine Heizung als Antenne betrachtet werden kann und es daher Momente gibt, in denen man einen Widerstand oder einen Halbleiter nicht als „verlustbehaftet“ betrachten kann, da das, was als Wärme oder elektromagnetische Energie enthalten ist, sehr sein kann nützlich für einen Ingenieur. Zu diesem Zeitpunkt haben wir magnetische und elektrische Feldfunktionen erzeugt, die sich vom Halbleiter abgetrennt oder abgestrahlt oder projiziert haben und in den freien Raum oder ins Vakuum gelangen. Dies ist ein perfekter Isolator, bei dem wir den „leitenden“ Teil in „Halbleitern“ vergessen müssen. und wir müssen lernen, mit „Verschiebungselektronen oder Strom“, „Verschiebungsmasse (scheinbare Masse)“ und „Verschiebungsladung (scheinbare Ladung)“ umzugehen. Nun, ich denke, wir lassen den Fluss magnetischer und elektrischer Felder besser in Isolatoren und im Raum für eine andere Zeit, da der Leitungsprozess auf eine andere Weise behandelt werden kann ………. wo wir herumspielen und verstehen müssen die Bedeutung einer höheren Rate von Änderungen der Leitströme, Spannungen, Magnetfelder und elektrischen Felder sowie der (scheinbaren) Verschiebungsströme. Statische Bedingungen sind in einem unbegrenzten Raum oder Vakuum nicht so nützlich. Vielleicht sind statische Bedingungen im Weltraum oder in anderen isolierenden Räumen nützlich, wenn sie durch eine Unsymmetrie von Elektronen begrenzt sind, die in der Nähe auf einer Wolke schweben oder auf schwimmenden Inseln aus Kupfer oder anderen Metallen isoliert sind, da die Planeten im Weltraum Schwerkraft im Raum oder Isolator zwischen ihnen erzeugen .
Antwort
„Eigenschaften von Halbleitern „.
“ Die wichtigen zusätzlichen Eigenschaften von Halbleitern, die sie einzigartig machen : –
Halbleiter besitzen spezifische elektrische Eigenschaften. Eine Substanz, die Elektrizität leitet, wird als Leiter bezeichnet, und eine Substanz, die keine Elektrizität leitet, wird als Isolator bezeichnet. Halbleiter sind Substanzen mit Eigenschaften irgendwo dazwischen. Die elektrischen Eigenschaften können durch den spezifischen Widerstand angezeigt werden. Leiter wie Gold, Silber und Kupfer haben einen geringen Widerstand und leiten Elektrizität leicht. Isolatoren wie Gummi, Glas und Keramik haben einen hohen Widerstand und sind für den Durchgang von Elektrizität schwierig. Halbleiter haben Eigenschaften zwischen diesen beiden. Ihr spezifischer Widerstand kann sich beispielsweise je nach Temperatur ändern. Bei niedriger Temperatur fließt fast kein Strom durch sie hindurch. Aber wenn die Temperatur steigt, fließt Strom leicht durch sie hindurch. Halbleiter , die fast keine Verunreinigungen enthalten, leiten fast keinen Strom. Wenn jedoch einige Elemente zu den -Halbleitern hinzugefügt werden, kann Elektrizität diese leicht passieren. Halbleiter , die ein einzelnes Element umfassen, werden als elementare Halbleiter bezeichnet, einschließlich der berühmten Halbleitermaterial Silizium. Andererseits werden Halbleiter , die aus zwei oder mehr Verbindungen bestehen, als Verbindung Halbleiter bezeichnet. und werden in Halbleiterlasern , Leuchtdioden usw.
verwendet
Energieband
Ein Atom besteht eines Kerns und Elektronen, die den Kern umkreisen. Die Elektronen können den Kern in keiner Entfernung im Atomraum umkreisen, der den Kern umgibt, aber nur bestimmte, sehr spezifische Bahnen sind zulässig und existieren nur in bestimmten diskreten Ebenen. Diese Energien werden Energieniveaus genannt. Eine große Anzahl von Atomen sammelt sich zu einem Kristall und interagiert in einem festen Material. Dann wurden die Energieniveaus so eng beieinander, dass sie Banden bilden. Dies ist das Energieband. Metalle, Halbleiter und Isolatoren unterscheiden sich durch ihre Bandstrukturen. Ihre Bandstrukturen sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
In Metallen kommen das Leitungsband und das Valenzband sehr nahe einander und können sich sogar überlappen, mit der Fermi-Energie （Eｆ） irgendwo im Inneren. Dies bedeutet, dass das Metall immer Elektronen hat, die sich frei bewegen können und somit immer Strom führen können. Solche Elektronen sind als freie Elektronen bekannt. Diese freien Elektronen sind für den Strom verantwortlich, der durch ein Metall fließt.
In Halbleitern und Isolatoren sind das Valenzband und das Leitungsband durch eine verbotene Energielücke （zB） mit ausreichender Breite und die Fermi-Energie （getrennt Eｆ） liegt zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband. Um zum Leitungsband zu gelangen, muss das Elektron genug Energie gewinnen, um die Bandlücke zu überspringen. Sobald dies geschehen ist, kann es leiten.
In Halbleitern bei Raumtemperatur ist die Bandlücke kleiner, es gibt genug Wärmeenergie, damit Elektronen die Lücke ziemlich leicht überspringen und die Übergänge im Leitungsband machen können. angesichts der begrenzten Leitfähigkeit des Halbleiters. Bei niedriger Temperatur besitzt kein Elektron genügend Energie, um das Leitungsband zu besetzen, und daher ist keine Ladungsbewegung möglich. Beim absoluten Nullpunkt sind Halbleiter perfekte Isolatoren. Die Dichte der Elektronen im Leitungsband bei Raumtemperatur ist nicht so hoch wie bei Metallen und kann daher keinen so guten Strom wie Metall leiten. Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern ist nicht so hoch wie bei Metall, aber auch nicht so schlecht wie bei elektrischen Isolatoren. Aus diesem Grund wird diese Art von Material als Halbleiter bezeichnet – bedeutet Halbleiter.
Die Bandlücke für Isolatoren ist groß, sodass nur sehr wenige Elektronen die Lücke überspringen können. Daher fließt in Isolatoren kein Strom. Der Unterschied zwischen Isolatoren und Halbleitern ist die Größe der Bandlückenenergie. In Isolatoren, in denen die verbotene Lücke sehr groß ist und daher die Energie, die das Elektron benötigt, um zum Leitungsband überzugehen, praktisch groß genug ist. Isolatoren leiten Elektrizität nicht leicht. Dies bedeutet, dass die elektrische Leitfähigkeit des Isolators sehr schlecht ist.
Halbleiterkristall, der für IC usw. verwendet wird, ist hochreines Einkristallsilicium von 99,999999999\%, aber wenn tatsächlich eine Schaltung hergestellt wird, werden Verunreinigungen hinzugefügt, um die elektrischen Eigenschaften zu steuern . Abhängig von den zugesetzten Verunreinigungen werden sie zu Halbleitern vom n-Typ und p-Typ.
Fünfwertiger Phosphor (P) oder Arsen (As) werden zu hochreinem Silizium für n-Halbleiter gegeben.Diese Verunreinigungen werden als Spender bezeichnet. Das Energieniveau des Donors befindet sich in der Nähe des Leitungsbandes, dh die Energielücke ist klein. Dann werden Elektronen auf diesem Energieniveau leicht zum Leitungsband angeregt und tragen zur Leitfähigkeit bei. Andererseits wird dreiwertiges Bor (B) usw. zu einem Halbleiter vom p-Typ hinzugefügt. Dies wird als Akzeptor bezeichnet. Das Energieniveau des Akzeptors liegt nahe am Valenzband. Da es hier keine Elektronen gibt, werden hier Elektronen im Valenzband angeregt. Infolgedessen werden Löcher im Valenzband gebildet, was zur Leitfähigkeit beiträgt.
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