A maioria dos produtos eletrônicos de hoje, como computadores, telefones celulares ou gravadores digitais, tem uma conexão muito próxima com semicondutores. Então, o que é um semicondutor? A definição de semicondutor pode ser ilustrada de diferentes perspectivas. Em primeiro lugar, vamos saber quais são os materiais semicondutores. Por favor, consulte a tabela de materiais semicondutores comuns abaixo:

Tipo	Grupo	Material
Substância simples / semicondutor de elemento		Si, Ge, Se
Semicondutor composto binário	Grupo III-V	GaN, GaP, GaAs, AlN, InP
	Grupo II-VI	ZnO, CdS, CdSe, CdTe
	Grupo IV-IV	SiC, C
	Grupo IV-VI	PbTe
	Grupo V-VI	Bi2Te3
	III- grupo VI	GaTe, Ga2O3
	Grupo I-VI	Cu2O
Semicondutor composto ternário	Grupo I-III-VI	CulnSe2
	Grupo II-IV-V	CdSnAs2
	Grupo I-VIII-VI	CuFeS2
	Perovskite	CaTiO3
Outros	Compostos múltiplos	InGaZnO
	Semicondutor de impureza Semicondutor de solução sólida	Elementos comumente usados: Primeira subfamília, Segunda subfamília, A terceira à sexta famílias principais

 

Entre vários materiais semicondutores listado na tabela, o silício é o mais influente em aplicações comerciais, que podem ser oferecidas por PAM-XIAMEN. Para conhecer bem os materiais semicondutores, as definições para semicondutores são introduzidas da seguinte forma:

1. Definição de semicondutor em termos de condutividade elétrica e propriedade sólida

Na primeira afirmação, existem três tipos de sólidos no mundo: condutores, semicondutores e isoladores. Para eletricidade de definição de semicondutor,istorefere-se a sólidos com condutividade entre condutores e isoladores em temperatura ambiente. Normalmente chamamos os sólidos com baixa condutividade de isolantes, como carvão, cristais artificiais, âmbar, cerâmica, etc; e metais com melhor condutividade, como ouro, prata, cobre, ferro, estanho, alumínio, etc., são chamados de condutores.

Esta é uma declaração qualitativa. Se a análise quantitativa for necessária, a calibração da condutividade é definida pela lei de Ohm U = IR. U é a voltagem através do material, I é a corrente de condução do material e R é a resistência mostrada pelo material; R = ρl / S é usado para eliminar a influência da forma do material. Ρ representa a resistividade a ser medida, l é o comprimento do material e S é a área da seção transversal do material.

Os materiais representativos dos condutores são vários metais, e a dimensão da resistividade à temperatura ambiente é de 10 ^ -8Ωm;

A resistividade do silício semicondutor é 10 ^ 6Ωm;

A resistividade do papel isolante é de 10 ^ 6 a 10 ^ 14Ωm.

Pela explicação acima, a diferença de resistividade entre um isolador e um semicondutor não é tão grande quanto a diferença entre um semicondutor e um condutor. O silício também pode ser considerado um isolante. Portanto, não faz sentido discutir semicondutores com a resistividade em temperatura ambiente.

2. Definir semicondutor da perspectiva da condutividade

O segundo argumento é a física de definição do semicondutor definida a partir de um nível mais profundo de condutividade: a resistividade de um condutor aumenta com a temperatura, enquanto a resistividade dos semicondutores diminui com a temperatura. De modo geral, os portadores são elétrons e lacunas. O movimento dos elétrons realmente existe, e o movimento dos buracos é, na verdade, o equivalente a restringir o movimento dos elétrons.

Como a rede / elétron interage com partículas condutoras (elétrons, etc.), a resistência está dificultando o movimento das partículas condutoras. O principal fator que determina a resistividade é a densidade das partículas condutoras-elétrons. A densidade de elétrons de um único metal é 10 ^ 23 / cm3. Quando a temperatura aumenta, a interação entre os elétrons aumenta, então a resistividade aumenta. À medida que a temperatura aumenta, os elétrons no semicondutor deixarão de ser ligados pela estrutura do cristal para os elétrons livres condutores e a resistividade diminuirá.

No entanto, a definição de semicondutor da física não está completa.

Para um único metal, a resistividade aumenta com o aumento da temperatura, que é uma relação linear; e as ligas de diferentes metais podem obter a resistência padrão, cuja resistividade dificilmente muda com a mudança de temperatura. Enquanto a resistividade de isoladores e semicondutores estão diminuindo com o aumento da temperatura, que não é uma relação linear. Refere-se ao semicondutor não dopado - semicondutor intrínseco.

Você pode ver que semicondutores e isoladores estão realmente confundidos, e o uso real de materiais semicondutores não caracterizará essa propriedade.

3. Explique Semicondutor por meio de Eenergia Be Theory

Uma análise mais aprofundada e física de definição de semicondutor abaixo é do aspecto da banda de condução.

3.1 Banda de energia do semicondutor

Os elétrons de valência no condutor não estão cheios da banda de energia, enquanto os elétrons de valência do semicondutor e do isolador ocupam completamente a banda de energia. Uma vez que a faixa de energia está completamente preenchida, ela deve fazer a transição para a faixa de energia anterior para conduzir eletricidade.Esse semicondutor é denominado semicondutor intrínseco. TO meio é o gap, e a energia correspondente é chamada de largura do gap. No entanto, se a largura do gap for menor, os elétrons ainda podem cruzar o gap / gap proibidosob a ação da temperatura / tensão ambiente, que pode se mover livremente e ter condutividade. Portanto, os materiais com um gap de cerca de 2eV são chamados de semicondutores. Na verdade, com a introdução da terceira geração de semicondutores (semicondutores de gap largo), o AlN correspondente com gap de 6,2eV é considerado um semicondutor.

Na verdade, não há diferença essencial entre semicondutores e isoladores. No lado oposto do condutor está um não condutor. O não condutor representa uma variedade de situações: sob que temperatura, qual pressão, qual voltagem, qual campo magnético, etc, que pode ser usado para julgar um condutor ou não. Enquanto houver uma lacuna de banda, é um isolante. No entanto, sob certas condições externas, um isolante pode ser convertido em um condutor. Se essa condição estiver disponível e puder ser usada na indústria eletrônica e elétrica, esse tipo de isolador é um semicondutor.

Semi-isolante tem o mesmo significado que semicondutores. A tradução literal deve ser um quase isolante, que pode ser convertido em um condutor. A resistividade do carboneto de silício de alta pureza é extremamente baixa, mas a injeção de algumas partículas pode alterar a condutividade local. (Nota: compreensão imatura.)

3.2 A Aplicação da Faixa de Energia

Quanto à aplicação, não usaremos a faixa de energia de um material sozinho, mas combinaremos ou doparemos diferentes materiais para formar a estrutura de faixa de energia de que precisamos. Por exemplo, uma junção PN composta de um semicondutor do tipo P e um semicondutor do tipo N; um MOSFET composto de semicondutor tipo P + semicondutor tipo N + condutor + isolador.

O mais adequadobanda de condução de definição de semicondutoré uma substância com uma lacuna de banda / lacuna proibida. O material semicondutor é um material cuja lacuna de banda pode ser usada para servir à produção e à vida. Nem todos os band gaps podem ser usados, e mesmo se eles puderem ser usados, apenas o material semicondutor com band gap tem mais vantagens do que esses materiais disponíveis comercialmente, o material pode ser usado.

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