Hvad er halvledere?

Hvad er halvledere?

De fleste af nutidens elektroniske produkter, såsom computere, mobiltelefoner eller digitale båndoptagere, har en meget tæt forbindelse til halvledere. Så hvad er en halvleder? Halvlederdefinitionen kan illustreres fra forskellige perspektiver. Lad os først vide, hvad der er halvledermaterialer. Se nedenstående tabel over almindelige halvledermaterialer:

Type Gruppe Materiale
Enkelt stof / Element halvleder Si, Ge, Se
Halvleder med binær forbindelse III-V-gruppe GaN, GaP, GaAs, AlN, InP
II-VI-gruppe ZnO, CdS, CdSe, CdTe
IV-IV gruppe SiC, C
IV-VI-gruppe PbTe
V-VI-gruppe Bi2Te3
III- VI gruppe GaTe, Ga2O3
I-VI-gruppe Cu2O
Ternær sammensat halvleder I-III-VI-gruppe CulnSe2
II-IV-V-gruppe CdSnAs2
I-VIII-VI gruppe CuFeS2
Perovskite CaTiO3
Andre Flere forbindelser InGaZnO
Urenhed halvleder

Halvleder med fast opløsning

Almindeligt anvendte elementer:

Første underfamilie,

Anden underfamilie,

Den tredje til sjette hovedfamilie

 

Blandt forskellige halvledermaterialer anført i tabellen er silicium det mest indflydelsesrige i kommercielle applikationer, som kan tilbydes af PAM-XIAMEN. For at kende halvledermaterialerne godt introduceres definitioner for halvledere som følger:

1. Definition af halvleder i form af elektrisk ledningsevne og fast ejendom

I den første erklæring er der tre typer faste stoffer i verden: ledere, halvledere og isolatorer. Til definition af elektricitet til halvledere,dethenviser til faste stoffer med ledningsevne mellem ledere og isolatorer ved stuetemperatur. Vi kalder normalt faste stoffer med dårlig ledningsevne som isolatorer, såsom kul, kunstige krystaller, rav, keramik osv. og metaller med bedre ledningsevne, såsom guld, sølv, kobber, jern, tin, aluminium osv. kaldes ledere.

Dette er en kvalitativ erklæring. Hvis der kræves kvantitativ analyse, er kalibrering af ledningsevne defineret af Ohms lov U = IR. U er spændingen over materialet, I er materialets ledningsstrøm, og R er materialets modstand; R = ρl / S bruges til at eliminere indflydelsen af ​​materialeform. Ρ står for resistiviteten, der skal måles, l er materialets længde, og S er materialets tværsnitsareal.

De repræsentative materialer for ledere er forskellige metaller, og dimensionen af ​​resistivitet ved stuetemperatur er 10 ^ -8Ωm;

Resistiviteten af ​​halvledersilicium er 10 ^ 6Ωm;

Modstanden af ​​isolatorpapiret er 10 ^ 6 til 10 ^ 14Ωm.

Fra ovenstående forklaring er forskellen i resistivitet mellem en isolator og en halvleder ikke så stor som forskellen mellem en halvleder og en leder. Silicium kan også betragtes som en isolator. Derfor er det meningsløst at diskutere halvledere med resistiviteten ved stuetemperatur.

2. Definer halvleder ud fra ledningsevne

Det andet argument er definitionen af ​​en halvlederfysik defineret ud fra et dybere ledningsniveau: en lederes modstand øges med temperaturen, mens halvledernes modstand falder med temperaturen. Generelt er bærerne elektroner og huller. Elektroners bevægelse eksisterer faktisk, og bevægelsen af ​​huller svarer faktisk til at begrænse elektronernes bevægelse.

Fordi gitteret / elektronen interagerer med ledende partikler (elektroner osv.), Hindrer modstand bevægelsen af ​​ledende partikler. Den vigtigste faktor, der bestemmer modstanden, er tætheden af ​​ledende partikler-elektroner. Elektrontætheden for et enkelt metal er 10 ^ 23 / cm3. Når temperaturen stiger, øges interaktionen mellem elektronerne, så resistiviteten stiger. Når temperaturen stiger, vil elektronerne i halvlederen skifte fra at være bundet af krystalgitteret til ledende frie elektroner, og modstanden falder.

Imidlertid er definitionen af ​​halvleder af fysik ikke komplet.

For et enkelt metal øges resistiviteten med temperaturforøgelsen, hvilket er et lineært forhold; og legeringer af forskellige metaller kan opnå standardmodstanden, hvis resistivitet næppe ændres med temperaturændringen. Mens modstanden af ​​isolatorer og halvledere begge falder med stigningen i temperatur, hvilket ikke er et lineært forhold. Det refererer til den udopede halvleder - iboende halvleder.

Du kan se, at halvledere og isolatorer faktisk er sammensmeltede, og den faktiske brug af halvledermaterialer vil ikke karakterisere denne egenskab.

3. Forklar halvleder gennem Energi Bog Tberømmelse

Yderligere analyse og halvlederdefinitionsfysik nedenfor er fra ledningsbåndets aspekt.

3.1 Energibånd for halvleder

Valenselektronerne i lederen er ikke fulde af energibåndet, mens valenselektronerne fra halvlederen og isolatoren fuldstændigt optager energibåndet. Da energibåndet er fuldstændigt fyldt, skal det overgå til det tidligere energibånd for at lede elektricitet.En sådan halvleder kaldes indre halvleder. Thans midte er båndgabet, og den tilsvarende energi kaldes båndgabbredde. Men hvis båndgabbredden er mindre, kan elektroner stadig krydse båndgabet / det forbudte hulunder påvirkning af stuetemperatur / spænding, som kan bevæge sig frit og have ledningsevne. Derfor kaldes materialer med et båndgab på ca. 2eV halvledere. Faktisk betragtes den tilsvarende AlN med et båndgab på 6,2eV som en halvleder ved introduktionen af ​​tredje generation af halvledere (bredbåndsgap halvledere).

Faktisk er der ingen væsentlig forskel mellem halvledere og isolatorer. På den modsatte side af lederen er en ikke-leder. Ikke-leder repræsenterer en række situationer: under hvilken temperatur, hvilket tryk, hvilken spænding, hvilket magnetfelt osv., Som kan bruges til at bedømme en leder eller ej. Så længe der er et båndgab, er det en isolator. Under visse eksterne forhold kan en isolator dog omdannes til en leder. Hvis denne tilstand er tilgængelig og kan bruges i den elektroniske og elektriske industri, er denne type isolator en halvleder.

Semi-isolator har samme betydning som halvledere. Den bogstavelige oversættelse skal være en kvasi-isolator, som kan konverteres til en leder. Resistiviteten af ​​siliciumcarbid med høj renhed er ekstremt lav, men indsprøjtning af nogle partikler kan ændre den lokale ledningsevne. (Bemærk: Umoden forståelse.)

3.2 Anvendelse af energibånd

Med hensyn til applikationen bruger vi ikke energibåndet af et materiale alene, men kombinerer eller doper forskellige materialer for at danne den energibåndsstruktur, vi har brug for. For eksempel en PN-forbindelse, der er sammensat af en P-type halvleder og en N-type halvleder; en MOSFET sammensat af P-type halvleder + N-type halvleder + leder + isolator.

Den mest egnedeledningsbånd til definition af halvlederdefinitioner et stof med et båndgab / et forbudt hul. Halvledermaterialet er et materiale, hvis båndgab kan bruges til at tjene produktion og liv. Ikke alle båndhuller kan bruges, og selvom de kan bruges, kan kun halvledermaterialet med båndgab have flere fordele end disse kommercielt tilgængelige materialer, kan materialet bruges.

For mere information, kontakt os venligst e-mail på victorchan@powerwaywafer.com og powerwaymaterial@gmail.com.

Del dette indlæg