ما هي أشباه الموصلات?

ما هي أشباه الموصلات?

معظم المنتجات الإلكترونية اليوم ، مثل أجهزة الكمبيوتر أو الهواتف المحمولة أو مسجلات الأشرطة الرقمية ، لها اتصال وثيق جدًا بأشباه الموصلات. إذن ، ما هو أشباه الموصلات؟ يمكن توضيح تعريف أشباه الموصلات من وجهات نظر مختلفة. أولاً ، دعنا نعرف ما هي مواد أشباه الموصلات. يرجى الاطلاع على جدول مواد أشباه الموصلات الشائعة أدناه:

نوع مجموعة مادة
مادة بسيطة / عنصر أشباه الموصلات سي ، قه ، سي
مركب ثنائي أشباه الموصلات المجموعة III-V GaN ، GaP ، GaAs ، AlN ، InP
المجموعة II-VI ZnO ، CdS ، CdSe ، CdTe
مجموعة IV-IV كربيد ، ج
مجموعة IV-VI PbTe
مجموعة V-VI بي2تي3
الثالث- السادس المجموعة GaTe ، Ga2O3
مجموعة I-VI النحاس2O
مركب ثلاثي أشباه الموصلات مجموعة I-III-VI كولن2
مجموعة II-IV-V CdSnAs2
مجموعة I-VIII-VI CuFeS2
بيروفسكايت كاتيو3
آخرون مركبات متعددة InGaZnO
النجاسة أشباه الموصلات

أشباه الموصلات الصلبة الحل

العناصر شائعة الاستخدام:

الأسرة الفرعية الأولى ،

الفصيلة الثانية ،

العائلات الرئيسية الثالثة إلى السادسة

 

من بين مختلف مواد أشباه الموصلات المدرجة في الجدول ، السيليكون هو الأكثر تأثيرا في التطبيقات التجارية ، والتي يمكن أن تقدمها PAM-شيامن. لمعرفة مواد أشباه الموصلات جيدًا ، يتم تقديم تعريفات لأشباه الموصلات على النحو التالي:

1. تعريف أشباه الموصلات من حيث الموصلية الكهربائية والممتلكات الصلبة

في البيان الأول ، هناك ثلاثة أنواع من المواد الصلبة في العالم: الموصلات ، وأشباه الموصلات ، والعوازل. لتعريف أشباه الموصلات الكهرباء ،عليهيشير إلى المواد الصلبة ذات الموصلية بين الموصلات والعوازل في درجة حرارة الغرفة. عادة ما نطلق على المواد الصلبة ذات الموصلية السيئة مثل العوازل ، مثل الفحم ، والبلورات الاصطناعية ، والعنبر ، والسيراميك ، وما إلى ذلك ؛ والمعادن ذات الموصلية الأفضل ، مثل الذهب والفضة والنحاس والحديد والقصدير والألمنيوم ، وما إلى ذلك ، تسمى الموصلات.

هذا بيان نوعي. إذا كان التحليل الكمي مطلوبًا ، يتم تحديد معايرة الموصلية بواسطة قانون أوم U = IR. U هو الجهد عبر المادة ، وأنا هو تيار التوصيل للمادة ، و R هي المقاومة التي تظهرها المادة ؛ R = ρl / S للتخلص من تأثير شكل المادة. ρ تعني المقاومة المراد قياسها ، l طول المادة ، و S هي منطقة المقطع العرضي للمادة.

المواد الممثلة للموصلات هي معادن مختلفة ، وأبعاد المقاومة في درجة حرارة الغرفة هي 10 ^ -8 ميكرومتر ؛

مقاومة السيليكون أشباه الموصلات هي 10 ^ 6 ميكرومتر ؛

مقاومة ورق العازل هي 10 ^ 6 إلى 10 ^ 14 ميكرومتر.

من الشرح أعلاه ، فإن الفرق في المقاومة بين العازل وأشباه الموصلات ليس كبيرًا مثل الفرق بين أشباه الموصلات والموصل. يمكن أيضًا اعتبار السيليكون عازلًا. لذلك ، لا معنى لمناقشة أشباه الموصلات مع المقاومة في درجة حرارة الغرفة.

2. تعريف أشباه الموصلات من منظور التوصيل

الحجة الثانية هي فيزياء تعريف أشباه الموصلات المحددة من مستوى أعمق من الموصلية: تزداد مقاومة الموصل مع درجة الحرارة ، بينما تقل مقاومة أشباه الموصلات مع درجة الحرارة. بشكل عام ، الناقلات عبارة عن إلكترونات وثقوب. إن حركة الإلكترونات موجودة بالفعل ، وحركة الثقوب في الواقع تعادل تقييد حركة الإلكترونات.

نظرًا لأن الشبكة / الإلكترون يتفاعل مع الجسيمات الموصلة (الإلكترونات ، إلخ) ، فإن المقاومة تعيق حركة الجسيمات الموصلة. العامل الرئيسي الذي يحدد المقاومة هو كثافة الجسيمات الموصلة للإلكترونات. كثافة الإلكترون لمعدن واحد هي 10 ^ 23 / سم 3. عندما ترتفع درجة الحرارة ، يزداد التفاعل بين الإلكترونات ، وبالتالي ترتفع المقاومة. مع ارتفاع درجة الحرارة ، ستتغير الإلكترونات في أشباه الموصلات من الارتباط بالشبكة البلورية إلى الإلكترونات الحرة الموصلة ، وستنخفض المقاومة.

ومع ذلك ، فإن تعريف أشباه الموصلات للفيزياء ليس كاملاً.

بالنسبة لمعدن واحد ، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة ، وهي علاقة خطية ؛ ويمكن لسبائك المعادن المختلفة الحصول على المقاومة المعيارية ، والتي بالكاد تتغير مقاومتها مع تغير درجة الحرارة. بينما تتناقص مقاومة العوازل وأشباه الموصلات مع زيادة درجة الحرارة ، وهي ليست علاقة خطية. يشير إلى أشباه الموصلات غير المشغولة - أشباه الموصلات الجوهرية.

يمكنك أن ترى أن أشباه الموصلات والعوازل متداخلة بالفعل ، ولن يميز الاستخدام الفعلي لمواد أشباه الموصلات هذه الخاصية.

3. شرح أشباه الموصلات من خلال E.nergy Bو Tهيوري

مزيد من التحليل وتعريف فيزياء أشباه الموصلات أدناه هو من جانب نطاق التوصيل.

3.1 نطاق الطاقة لأشباه الموصلات

إلكترونات التكافؤ في الموصل ليست ممتلئة بنطاق الطاقة ، بينما إلكترونات التكافؤ لأشباه الموصلات والعازل تشغل نطاق الطاقة بالكامل. نظرًا لأن نطاق الطاقة ممتلئ تمامًا ، يجب أن ينتقل إلى نطاق الطاقة السابق لتوصيل الكهرباء.يسمى هذا أشباه الموصلات أشباه الموصلات الجوهرية. تيالوسط هو فجوة النطاق ، وتسمى الطاقة المقابلة عرض فجوة النطاق. ومع ذلك ، إذا كان عرض فجوة النطاق أصغر ، فلا يزال بإمكان الإلكترونات عبور فجوة النطاق / الفجوة الممنوعةتحت تأثير درجة حرارة الغرفة / الجهد ، والتي يمكن أن تتحرك بحرية ولها موصلية. لذلك ، تسمى المواد ذات فجوة النطاق حوالي 2eV أشباه الموصلات. في الواقع ، مع إدخال الجيل الثالث من أشباه الموصلات (أشباه الموصلات ذات فجوة واسعة النطاق) ، يُنظر إلى AlN المقابل مع فجوة نطاق تبلغ 6.2 فولت على أنه أشباه موصلات.

في الواقع ، لا يوجد فرق جوهري بين أشباه الموصلات والعوازل. على الجانب الآخر من الموصل هو غير موصل. يمثل عدم الموصل مجموعة متنوعة من المواقف: تحت أي درجة حرارة ، وما هو الضغط ، وما هو الجهد ، وما هو المجال المغناطيسي ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن استخدامها للحكم على موصل أم لا. طالما توجد فجوة في النطاق ، فهي عازل. ومع ذلك ، في ظل ظروف خارجية معينة ، يمكن تحويل العازل إلى موصل. إذا كان هذا الشرط متاحًا ويمكن استخدامه في الصناعة الإلكترونية والكهربائية ، فإن هذا النوع من العازل هو أشباه موصلات.

شبه عازل له نفس معنى أشباه الموصلات. يجب أن تكون الترجمة الحرفية شبه عازلة يمكن تحويلها إلى موصل. مقاومة كربيد السيليكون عالية النقاء منخفضة للغاية ، ولكن حقن بعض الجسيمات يمكن أن يغير الموصلية المحلية. (ملاحظة: الفهم غير الناضج.)

3.2 تطبيق نطاق الطاقة

بالنسبة للتطبيق ، لن نستخدم نطاق الطاقة الخاص بمادة واحدة فقط ، ولكننا نجمع أو ننتج مواد مختلفة لتشكيل هيكل نطاق الطاقة الذي نحتاجه. على سبيل المثال ، تقاطع PN يتكون من أشباه الموصلات من النوع P وأشباه الموصلات من النوع N ؛ MOSFET يتكون من أشباه الموصلات من النوع P + أشباه الموصلات من النوع N + موصل + عازل.

والأكثر مناسبةتعريف أشباه الموصلات الفرقة التوصيلهي مادة ذات فجوة شريطية / فجوة ممنوعة. مادة أشباه الموصلات هي مادة يمكن استخدام فجوة نطاقها لخدمة الإنتاج والحياة. لا يمكن استخدام جميع فجوات النطاق ، وحتى إذا كان من الممكن استخدامها ، فإن مادة أشباه الموصلات التي تحتوي على فجوة في النطاق هي فقط التي تتمتع بمزايا أكثر من هذه المواد المتاحة تجاريًا ، ويمكن استخدام المادة.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني على victorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.

شارك هذا المنشور