מהו מוליך למחצה? מוליך למחצה התנגדות

מהו חומר מוליך למחצה? מהן התכונות שלו? מהי הפיסיקה של מוליכים למחצה? כפי שהם בנויים? מהי המוליכות של מוליכים למחצה? מהן התכונות הגופניות ברשותם?

מהו מוליך למחצה הנקרא?

זה מתייחס צח חומרים שאינם מוליכים חשמל ולכן גם, כפי לעשות מתכות. אולם נתון זה הוא טוב יותר מאשר הם מבודדים. מאפיינים אלה נובעים מספר מפעילים סלולריים. אם ניקח בחשבון, באופן כללי, קיים קשר הדוק אל הגרעינים. עם זאת, כאשר מנוהל בתוך אטומים מנצחים מספר, למשל, אנטימון, אשר יש עודף של אלקטרונים, עמדה זו תתוקן. בעת שימוש אינדיום הכין אלמנטים עם מטען חיובי. כל המאפיינים הללו נמצאים בשימוש נרחב טרנזיסטורים - מכשירים מיוחדים, אשר עשויים לשפר, לחסום או להעביר זרם בכיוון אחד בלבד. אם ניקח בחשבון את אלמנט NPN-סוג, אפשר להבחין באופן משמעותי ומחזק את התפקיד הזה חשוב במיוחד בהעברת אותות חלשים.

תכונות עיצוב אשר יש חשמלית המוליכים למחצה

יש מוליכים הרבה אלקטרונים חופשיים. מבודדים הם היו בעלי בקושי. סמיקונדקטורס מכיל גם כמות מסוימת של אלקטרונים חופשיים עובר עם מטען חיובי, אשר מוכן לקבל את החלקיקים המשוחררים. והכי חשוב - כולם העבירו זרם חשמלי. בעבר נחשב טרנזיסטור NPN-סוג - לא אפשרי אלמנט מוליך למחצה אחד. אז, יש יותר PNP-טרנזיסטורים דיודות.

אם אנחנו מדברים על האחרון הקצר, הוא אלמנט שיכול לשדר אותות בכיוון אחד בלבד. כמו כן, דיודה יכול להמיר AC ל- DC. מהו המנגנון של השינוי הזה? ולמה היא מתקדמת בכיוון אחד בלבד? לא משנה היכן קיים נוכחי, אלקטרוני פערים רשאיים או לפזר, או ללכת קדימה. במקרה הראשון בשל אספקת מזון מרחק גדלה מופרעת, ולכן נושאות מועברות מתח שלילי בכיוון אחד בלבד, כלומר את המוליכות של מוליכים למחצה הוא חד צדדית. אחרי הכל, הזרם יכול להיות מועבר רק אם החלקיקים המרכיבים נמצאים בקרבת מקום. וזה אפשרי רק אם האספקה הנוכחית מצד אחד. אלו הם סוגי מוליכים למחצה להתקיים ומשמשים כרגע.

מבנה הלהקה

חשמליים ואופטיים מאפיינים של מוליכים קשורים לעובדה כי, כאשר אתם ממלאים את רמות האנרגיה של אלקטרונים מופרדים מן המצבים האפשריים של bandgap. מה הן התכונות שלה? העובדה שאין רמות האנרגיה bandgap. עם זיהומי פגמים מבניים זה יכול להיות שונה. להקה מלאה עליונה נקראת ערכיויות. ואחריו החלטה, אבל ריקה. זה נקרא פס ההולכה. פיסיקה של מוליכים למחצה - נושא מעניין מאוד, וגם במסגרת מאמר זה מכוסה היטב.

מצב האלקטרונים

היא משתמשת במושגים כגון מספר של הלהקה אפשרה ואת-המומנטום מעין. המבנה נקבע על ידי הפיזור הראשון. הוא אומר כי על זה משפיע על התלות באנרגיה של quasimomentum. לפיכך, אם פס הערכיות מלא לגמרי על ידי אלקטרונים (נושאות מטען במוליכים-למחצה), אנו אומרים כי אין את ריגושים יסודיים. אם מסיבה כלשהי, החלקיקים אינם, זה אומר שיש קוואזי-חלקיק בעל מטען חיובי - לעבור או חור. הם נושאי מטען במוליכים למחצה של פס הערכיות.

אזור מנוון

פס הערכיות במוליך טיפוסי הוא מנוון ששתים. זה לא כולל את אינטראקצית ספין-מסלול ורק כאשר מומנטום קריסטל הוא אפס. זה יכול להיות בקע תחת אותו כתנאי הלהקה המנוונת כפליים ו פי ארבעה. מרווח האנרגיה ביניהן נקרא האנרגיה של פיצול ספין-מסלול.

זיהומי פגמים במוליכים למחצה

הם יכולים להיות חשמליים פעילים או פעילים. השימוש הראשון מאפשר לך לקבל במוליכים למחצה מטען חיובי או שלילי, אשר יכול להתקזז על ידי הופעתה של חור פס הערכיות או אלקטרון בתוך פס ההולכה. זיהומים שאינם פעילים הינם ניטרליים, ויש להם השפעה מועטה יחסית על המאפיינים האלקטרוניים. יתר על כן, לעתים קרובות יכול להיות בעל חשיבות היא הערכיות של אשר יש אטומים אשר לוקחים חלק בתהליך העברת המטען, ואת המבנה של הסריג הגבישי.

בהתאם לסוג ואת כמות הזיהומים עלולים לשנות את היחס בין מספר חורים ואלקטרונים. לכן, חומרים מוליכים למחצה תמיד צריכים להיות שנבחרו בקפידה על מנת להשיג את התוצאה הרצויה. זה קדם מספר רב של חישובים, ובהמשך הניסויים. חלקיקים בשם רוב ספקי רוב, הם מיעוט.

הקדמה במינון של זיהומים לתוך מכשיר המוליכים למחצה מאפשרת להשיג את התכונות הרצויות. פגמים סמיקונדקטורס יכול להיות גם מצב חשמל פעיל או פעיל. חשוב כאן הוא נקע, אטום ביניים משרה פנויה. מנצחים נוזלים noncrystalline להגיב זיהומים שונים מאשר גבישים. חוסר מבנה נוקשה בסופו של דבר התוצאה הוא מה עבר האטום רוכש ערכיות שונות. זה יהיה שונה מזה שבו הוא היה במקור מקנה קשריהם. Atom הופכת רווחית לתת או לצרף את האלקטרון. במקרה כזה, הוא הופך להיות פעיל, ולכן, המוליכים למחצה טומאה יותר סיכויים לכישלון. זה מוביל לכך שאי אפשר לשנות את סוג המוליכות באמצעות סימום ליצור, למשל, p-n-צומת.

מוליכים למחצה אמורפי מסוימים יכולים לשנות תכונות האלקטרוניות שלהם תחת השפעת הסמים. אבל זה מתייחס אליהם במידה פחותה בהרבה מאשר גבישים. רגישות סימום אלמנטים אמורפי ניתן לשפר על ידי עיבוד. בסופו של דבר, יש לציין כי בשל מוליכים למחצה הטומאה עבודה ארוך וקשה זאת מציגה מספר מאפיינים עם תוצאות טובות.

סטטיסטיקה של אלקטרונים המוליכים למחצה

כשיש שיווי משקל תרמודינמי, מספר החורים והאלקטרונים נקבע באופן בלעדי על ידי הטמפרטורה של פרמטרי מבנה להקה ואת הריכוז של זיהומים פעילים חשמלי. כאשר היחס חושב, הוא האמין כי חלק מהחלקיקים יהיה פס ההולכה (ברמת acceptor או תורם). האם גם לקחת בחשבון את העובדה כי חלק יכולים לעזוב את שטחה של הערכיות, ויש נוצרים פערים.

מוליך

במוליכים-למחצה, מלבד אלקטרונים כמו נושאי מטען יכולים לבצע ויונים. אבל מוליכות החשמלית שלהם ברוב המקרים זניחים. Superprovodniki היוני רק יכול לגרום חריג. בתעשיית המוליכים למחצה, שלושה מנגנון העברת אלקטרונים עיקרי:

1. האזור העיקרי. במקרה זה, האלקטרונים בתנועה עקב השינוי של האנרגיה שלה בתוך אזור מותר.
2. מקפץ תחבורה של מדינות מקומיות.
3. Polaron.

אקסיטון

החור ואת האלקטרון עלול להיווצר מצב כבול. זה נקרא Wannier-מוט. במקרה זה אנרגית הפוטון, אשר תואמת את היתרון קליט נופלת על עוצמת החלטת הצימוד. עם מספיק עוצמת האור במוליכים למחצה יכול ליצור כמות משמעותית של אקסיטונים. עם גידול נוזלי ריכוז להתעבות טופס אלקטרון-חור שלהם.

פני השטח של מוליכים למחצה

מילים אלה מצביעים על מספר שכבות אטומיות, אשר ממוקמים ליד הגבול של המכשיר. מאפייני פני שטח שונים בתפזורת. הנוכחות של שכבות אלה שוברת סימטריה translational של הגביש. זה מוביל מדינות השטח שנקראו פולריטון. פיתוח הנושא של זה האחרון, צריך להיות יותר לספר ועל הספין וגל רטט. בגלל הפעילות הכימית שלה מסתתרת שכבת פני שטח מיקרוסקופית מחוץ מולקולות או אטום כי כבר שנספחו מהסביבה. הם גם לקבוע את המאפיינים של כמה שכבות אטומיות. למרבה המזל, יצירת טכנולוגית ואקום גבוהה במיוחד, שבו הם רכיבים מוליכים למחצה, מאפשרת להשיג ולשמר במשך כמה שעות, משטח נקי, אשר משפיעות באופן חיובי על איכות המוצרים.

Semiconductor. טמפרטורה משפיעה על ההתנגדות

כאשר הטמפרטורה של עליות המתכת, ומגדילה את ההתנגדות שלהם. עם מוליכים למחצה, ההפך הוא נכון - באותם התנאים, אפשרות זו הם יקטנו. הנקודה כאן היא כי המוליכות החשמליות בכל חומר (מאפיין זה ביחס הפוך להתנגדות) תלויות אם הנישאים הנוכחיים האחראים הן, על מהירות תנועה של השדה החשמלי, ואת מספרם בנפח יחיד של חומר.

האלמנטים מוליכים למחצה מגבירים את הטמפרטורה מגבירה את הריכוז של חלקיקים, ובכך להגדיל את מוליכות תרמית ההתנגדות פוחתת. אתה יכול לבדוק את זה בנוכחות פיזיקאי צעיר סט פשוט החומר הדרוש - סיליקון או גרמניום, גם ניתן לקחת ועשה של מוליכים למחצה אותם. גידול הטמפרטורה יפחית את התנגדותם. כדי לוודא זאת, אתה צריך להצטייד במכשירים למדידה כי יראו את כל השינויים. זהו בדרך כלל המקרה. בואו נסתכל על כמה התגלמויות ספציפיות.

התנגדות ואת יינון אלקטרוסטטית

זאת בשל מינהור של אלקטרונים עוברים דרך מחסום צר מאוד המספק כ מאית מיקרומטר. היא ממוקמת בין הקצוות של להקות אנרגיה. המראה שלה הוא רק אפשרי בעת כיפוף להקות אנרגיה, אשר מתרחשת רק תחת השפעת שדה חשמלי חזק. לאחר מינהור מתרחשת (כלומר השפעת מכניקת הקוואנטים), האלקטרונים עוברים דרך מחסום הפוטנציאל הוא צר, וזה לא משנה את האנרגיה שלהם. זה כרוך עלייה בריכוז של נושאי מטען, ו באזורי הן: התנהגות לא הוגנת ועל הערכיות. אם התהליך הוא לפתח את יינון אלקטרוסטטית, לא יכולה להיות התמוטטות המנהרה המוליכה למחצה. במהלך תהליך זה יהיה לשנות את ההתנגדות של המוליכים למחצה. זה הפיך, וברגע השדה החשמלי מכובה, כל התהליכים משוחזרים.

יינון התנגדות והשפעה

במקרה זה, את חורי האלקטרונים המואצים עד נבדקים נתיב חופשי תחת השפעת שדה חשמלי חזק לערך שתורמים יינון של אטומי ההתפקעות אחד של קשרים קוולנטיים (ראשוניים או אטום טומאה). יינון השפעה מתרחש כמו מפולת וזה מפולת נושאי מטען להכפיל. לכן החורים והאלקטרונים חדשים שנוצרו מואצים באמצעות הזרם החשמלי. הערך הנוכחי של התוצאה הסופית הוא מוכפל במקדם של יינון השפעה, המהווה את מספר זוגות אלקטרון-חור כי נוצרים על אחד קטע השביל המוביל תשלום. הפיתוח של תהליך זה מוביל בסופו של דבר להתמוטטות מבול המוליכים למחצה. ההתנגדות של מוליכים למחצה הוא גם משתנה, אבל, כמו במקרה של התמוטטות מנהרה, הפיך.

השימוש מוליך למחצה בפועל

חשיבותה המסוימת של אלמנטים אלה תצוין בטכנולוגיית מחשב. כמעט אין ספק כי לא היית מעוניין בשאלה מהו מוליך למחצה, אם לא הרצון להעלות את הנושא באופן עצמאי עם השימוש שלהם. אי אפשר לדמיין את העבודה של מקררים מודרניים, טלוויזיות, מסכי מחשב ללא מוליכים למחצה. לא יכול להסתדר בלעדיהם, והנדסת רכב מתקדמת. הם גם משמשים טכנולוגיות תעופה וחלל. להבין מה מוליך למחצה הם, עד כמה הם חשובים? כמובן, אנחנו לא יכולים להגיד שזה רק את המרכיבים החיוניים של הציוויליזציה שלנו, אלא גם לזלזל בהם הוא לא שווה.

השימוש מוליך למחצה בפועל, בשל יותר ממספר גורמים, ביניהם הנרחב של חומרים שמהם הם עשויים, וקלות עיבוד כדי להשיג את התוצאה הרצויה, ותכונות טכניות אחרות שהופכות את הבחירה של המדענים שעבדו על הציוד האלקטרוני, עצור אותם.

מסקנה

בחנו בפירוט מה מוליך למחצה, איך הם עובדים. הבסיס של התנגדותם הניח תהליכים פיסיקליים וכימיים מורכבים. ואתה יכול להבחין כי העובדות לא לתת כמתואר בסעיף להבין כי מוליכים למחצה כגון, מהסיבה הפשוטה שהמדע אפילו לא למד את הייחוד של עבודתם עד הסוף. אבל אנחנו יודעים התכונות והמאפיינים הבסיסיים שלהם, אשר מאפשרים לנו לשים אותם הלכה למעשה. לכן, אתה יכול לחפש חומרים מוליכים למחצה להתנסות איתם, להיות זהיר. מי יודע, אולי אתה נם חוקר גדול?!