Apa Itu Semikonduktor?

Apa Itu Semikonduktor?

Sebilangan besar produk elektronik masa kini, seperti komputer, telefon bimbit, atau perakam pita digital, mempunyai hubungan yang sangat rapat dengan semikonduktor. Jadi, apa itu semikonduktor? Definisi semikonduktor dapat digambarkan dari perspektif yang berbeza. Pertama, ketahui apakah bahan semikonduktor. Sila lihat jadual bahan semikonduktor biasa di bawah:

Jenis Kumpulan Bahan
Bahan sederhana / Elemen semikonduktor Si, Ge, Se
Semikonduktor kompaun binari Kumpulan III-V GaN, GaP, GaAs, AlN, InP
Kumpulan II-VI ZnO, CdS, CdSe, CdTe
Kumpulan IV-IV SiC, C
Kumpulan IV-VI PbTe
Kumpulan V-VI Bi2Te3
Kumpulan III- VI GaTe, Ga2O3
Kumpulan I-VI Cu2O
Semikonduktor Ternary Compound Kumpulan I-III-VI CulnSe2
Kumpulan II-IV-V CdSnAs2
Kumpulan I-VIII-VI CuFeS2
Perovskite CaTiO3
Lain-lain Sebatian berbilang InGaZnO
Semikonduktor kekotoran

Semikonduktor larutan pepejal

Elemen yang biasa digunakan:

Subfamily pertama,

Subfamili kedua,

Keluarga utama ketiga hingga keenam

 

Antara pelbagai bahan semikonduktor disenaraikan dalam jadual, silikon adalah yang paling berpengaruh dalam aplikasi komersial, yang dapat ditawarkan oleh PAM-XIAMEN. Untuk mengetahui bahan semikonduktor dengan baik, definisi untuk semikonduktor diperkenalkan seperti berikut:

1. Definisi Semikonduktor dari segi Kekonduksian Elektrik dan Harta Padu

Dalam pernyataan pertama, terdapat tiga jenis pepejal di dunia: konduktor, semikonduktor, dan penebat. Untuk elektrik definisi semikonduktor,iamerujuk kepada pepejal dengan kekonduksian antara konduktor dan penebat pada suhu bilik. Kami biasanya memanggil pepejal dengan kekonduksian yang buruk sebagai penebat, seperti arang batu, kristal buatan, ambar, seramik, dan lain-lain; dan logam dengan kekonduksian yang lebih baik, seperti emas, perak, tembaga, besi, timah, aluminium, dan lain-lain, disebut konduktor.

Ini adalah pernyataan kualitatif. Sekiranya analisis kuantitatif diperlukan, penentukuran kekonduksian ditentukan oleh undang-undang Ohm U = IR. U adalah voltan merentasi bahan, I adalah arus konduksi bahan, dan R adalah rintangan yang ditunjukkan oleh bahan; R = ρl / S digunakan untuk menghilangkan pengaruh bentuk bahan.ρ bermaksud resistiviti yang akan diukur, l adalah panjang bahan, dan S adalah luas keratan rentas bahan.

Bahan konduktor yang mewakili adalah pelbagai logam, dan dimensi ketahanan pada suhu bilik ialah 10 ^ -8Ωm;

Kerintangan silikon semikonduktor ialah 10 ^ 6Ωm;

Ketahanan kertas penebat ialah 10 ^ 6 hingga 10 ^ 14Ωm.

Dari penjelasan di atas, perbezaan resistiviti antara penebat dan semikonduktor tidak sehebat perbezaan antara semikonduktor dan konduktor. Silikon juga boleh dianggap sebagai penebat. Oleh itu, tidak bermakna membincangkan semikonduktor dengan ketahanan pada suhu bilik.

2. Tentukan Semikonduktor Dari Perspektif Kekonduksian

Hujah kedua adalah fizik definisi semikonduktor yang ditakrifkan dari tahap kekonduksian yang lebih dalam: ketahanan suatu konduktor meningkat dengan suhu, sementara ketahanan semikonduktor menurun dengan suhu. Secara amnya, pembawa adalah elektron dan lubang. Pergerakan elektron sebenarnya wujud, dan pergerakan lubang sebenarnya setara dengan menahan pergerakan elektron.

Kerana kisi / elektron berinteraksi dengan zarah konduktif (elektron, dll.), Rintangan menghalang pergerakan zarah konduktif. Faktor utama yang menentukan daya tahan adalah ketumpatan zarah-elektron konduktif. Ketumpatan elektron satu logam ialah 10 ^ 23 / cm3. Apabila suhu meningkat, interaksi antara elektron meningkat, sehingga daya tahan naik. Apabila suhu meningkat, elektron dalam semikonduktor akan berubah dari terikat oleh kisi kristal ke elektron bebas konduktif, dan daya tahan akan turun.

Walau bagaimanapun, definisi semikonduktor fizik tidak lengkap.

Untuk satu logam, daya tahan meningkat dengan peningkatan suhu, yang merupakan hubungan linear; dan aloi logam yang berbeza dapat memperoleh ketahanan piawai, yang ketahanannya hampir tidak berubah dengan perubahan suhu. Walaupun resistiviti penebat dan semikonduktor keduanya menurun dengan peningkatan suhu, yang bukan hubungan linear. Ia merujuk kepada semikonduktor yang tidak dihentikan — semikonduktor intrinsik.

Anda dapat melihat bahawa semikonduktor dan penebat sebenarnya bercantum, dan penggunaan sebenar bahan semikonduktor tidak akan mencirikan sifat ini.

3. Terangkan Semikonduktor melalui Epenghidap Bdan Theory

Analisis lebih lanjut dan fizik definisi semikonduktor di bawah adalah dari aspek jalur konduksi.

3.1 Jalur Tenaga Semikonduktor

Elektron valensi dalam konduktor tidak penuh dengan jalur tenaga, manakala elektron valensi semikonduktor dan penebat sepenuhnya menempati jalur tenaga. Oleh kerana jalur tenaga diisi sepenuhnya, ia mesti beralih ke jalur tenaga sebelumnya untuk mengalirkan elektrik.Semikonduktor seperti itu disebut semikonduktor intrinsik. Ttengahnya adalah jurang pita, dan tenaga yang sesuai disebut lebar jurang pita. Namun, jika lebar jurang pita lebih kecil, elektron masih boleh menyeberangi jurang pita / jurang terlarangdi bawah tindakan suhu / voltan bilik, yang boleh bergerak bebas dan mempunyai kekonduksian. Oleh itu, bahan dengan jurang pita kira-kira 2eV disebut semikonduktor. Sebenarnya, dengan pengenalan semikonduktor generasi ketiga (semikonduktor jurang lebar jalur), AlN yang sesuai dengan jurang pita 6.2eV dianggap sebagai semikonduktor.

Sebenarnya, tidak ada perbezaan penting antara semikonduktor dan penebat. Di seberang konduktor adalah bukan konduktor. Non-konduktor mewakili pelbagai situasi: di bawah suhu apa, tekanan apa, voltan apa, medan magnet apa, dan lain-lain, yang boleh digunakan untuk menilai konduktor atau tidak. Selagi ada jurang pita, ia adalah penebat. Walau bagaimanapun, dalam keadaan luaran tertentu, penebat boleh diubah menjadi konduktor. Sekiranya keadaan ini tersedia dan boleh digunakan dalam industri elektronik dan elektrik, penebat jenis ini adalah semikonduktor.

Semi-penebat mempunyai makna yang sama dengan semikonduktor. Terjemahan literal harus menjadi penebat kuasi, yang dapat ditukarkan menjadi konduktor. Kerintangan silikon karbida dengan kemurnian tinggi sangat rendah, tetapi menyuntikkan beberapa zarah dapat mengubah kekonduksian tempatan. (Nota: Pemahaman belum matang.)

3.2 Aplikasi Jalur Tenaga

Bagi aplikasi, kami tidak akan menggunakan jalur tenaga satu bahan sahaja, tetapi menggabungkan atau menggali bahan yang berbeza untuk membentuk struktur jalur tenaga yang kami perlukan. Sebagai contoh, persimpangan PN yang terdiri daripada semikonduktor jenis-P dan semikonduktor jenis-N; a MOSFET terdiri daripada semikonduktor jenis P + semikonduktor jenis-N + konduktor + penebat.

Yang paling sesuaijalur konduksi definisi semikonduktoradalah bahan dengan jurang band / jurang terlarang. Bahan semikonduktor adalah bahan yang jurang pita dapat digunakan untuk melayani pengeluaran dan kehidupan. Tidak semua jurang jalur boleh digunakan, dan bahkan jika dapat digunakan, Hanya bahan semikonduktor dengan celah pita yang mempunyai lebih banyak kelebihan daripada bahan yang tersedia secara komersial ini, apakah bahan tersebut dapat digunakan.

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di [email protected] dan [email protected].

Kongsi catatan ini