полупроводники

В зависимости от типа примеси, полупроводники подразделяются на n-тип и p-тип.N-тип полупроводников содержит примеси, которые являются донорами электронов. Это означает, что они обеспечивают дополнительные свободные электроны, которые увеличивают проводимость материала. Примерами донорных примесей являются фосфор и мышьяк для кремния, и антимоний для германия. If you cherished this article and you would like to receive far more information concerning https://ebvnews.ru/ kindly take a look at our own web page. Полупроводниками называют материалы, электропроводность которых находится между проводниками и диэлектриками. Электропроводность полупроводниковых материалов может регулироваться с помощью различных факторов, таких как температура, освещенность, магнитное поле и приложенное напряжение. Эти уникальные свойства полупроводников позволяют использовать их в электронных компонентах, таких как диоды, транзисторы и интегральные схемы…

Следовательно, в полупроводнике начнется диффузия свободных электронов в направлении от горячего конца к холодному. В нашей статье будут рассмотрены примеры полупроводников, их свойства и сферы применения. Кстати, простое стекло тоже можно считать полупроводником – в обычном состоянии оно ток не проводит.

Комбинируя p и n слои на одной пластине физики научились создавать p-n-переходы, ставшие основой для полупроводниковых диодов, транзисторов, тиристоров, микросхем. Окисные полупроводниковые соединения применяют для изготовления фотоэлементов, выпрямителей и сердечников высокочастотных индуктивностей. Электрические свойства полупроводника могут сильно зависеть от дефектов в кристаллической структуре. Поэтому стремятся использовать очень чистые вещества, в основном, для электронной промышленности. Для упрощения в дальнейшем будем рассматривать плоский эквивалент тетраэдрической структуры, в котором отражена особенность алмазной решётки – одинаковое расстояние между атомами полупроводника. Основное отличие между полупроводниками и диэлектрика в основном в удельном сопротивлении.

Именно их использовали первые компьютеры, созданные в годы Второй Мировой войны для военных целей. Собственная проводимость характеризуется равной концентрацией дырок и электронов. Одна из причин кризиса полупроводников – пандемия коронавируса, вызвавшая резкое возрастание спроса на высокоточное медицинское оборудование. Сложность и дороговизна производства – это главная причина дефицита полупроводников. Основой чипов в основном является кристалл, который нужно вырастить. С середины XX века полупроводниковая промышленность стала процветающей отраслью.

Дырка

Отсутствие отрицательного заряда является своего рода положительным зарядом, поэтому такие полупроводники называются полупроводниками P-типа. Принцип работы полупроводников зависит от материалов, из которых они изготовлены. Выбор легирующей примеси определяет, какими свойствами будет обладать готовый полупроводник.

Затем имеет место обратный эффект, поскольку некоторые электроны могут выпадать из зоны проводимости до тех пор, пока валентный слой не высвободит энергию в процессе, который получает название рекомбинации.. Полупроводник в нормальном состоянии пропускает определённое количество тока, либо вообще не пропускает. Но при изменении их температуры, начинает очень хорошо пропускать заряды. В качестве полупроводника в нем был использован германий — его научились очищать и выращивать раньше, чем кремний. Транзистор разработала группа инженеров во главе с Уильямом Шокли, Уолтером Браттейном и Джоном Бардином.

Чем полупроводники отличаются от проводников

Это энергетическая область разрешённых электронных состояний, которая заполняется валентными электронами. Зона проводимости это область, где находятся электроны валентной зоны, перешедшие запрещённую зону – то есть зону, где отсутствуют энергетические уровни. Основные свойства проводника – это высокий уровень проводимости и низкое удельное электрическое сопротивление. Его особенность в наличии свободных электронов, которые способствуют прохождению электрического тока. Дырочная проводимость связана с движением вакансий в валентной зоне, которые ведут себя фактически как носители положительного заряда. Когда электрон перемещается в зону проводимости, он оставляет после себя “дырку”.

Полупроводники имеют блеск металла и очень похожи на них как по внешнему виду, так и по свойству отражения и поглощения световой энергии. Характерной спецификой довольно чистых полупроводников является уменьшение поглощательной способности длины волны инфракрасной области. Это ещё один полупроводниковый прибор без p-n-переходов, изменяющий своё сопротивление при воздействии на него света. Увеличение интенсивности воздействующего светового потока приводит к его снижению.

Полупроводник – это материал или вещество, которое проводит электричество только при определенных условиях. Некоторые элементы таблицы Менделеева, такие как углерод, кремний и германий, являются внутренними (чистыми) полупроводниками из-за количества электронов в их внешних электронных оболочках. При значительной концентрации примеси проводимость полупроводника определяется основными примесными носителями. Так, в германии n-типа основными носителями являются электроны, неосновными — дырки, а в германии р-типа основными носителями являются дырки, а неосновными — электроны. Если добавить в полупроводник кремния пятивалентный атом мышьяка (As), то, посредством четырехвалентных электронов, мышьяк установит ковалентные связи c четырьмя соседними атомами кремния.

• Атомы состоят из ядра и электронной оболочки, в которой на разном расстоянии от ядра по замкнутым орбитам движутся электроны.
• На основе полупроводниковых кристаллов создаются интегральные схемы, в которых сотни тысяч элементов соединяются в единую электрическую цепь.
• Эта особенность реализована в светодиодах, которые имеют большой КПД и с успехом конкурируют с лампами накаливания.Свойства р-n-перехода используются и в транзисторе.
• Рост числа взаимных столкновений является причиной того, что при увеличении концентрации подвижность падает.
• Электроны поглощают достаточное количество энергии для преодоления запрещенной зоны.
• Если подключить электрическое поле, электроны в валентной зоне начнут двигаться против его направления.
• Обычно металлы обладают хорошей электропроводностью, и вы можете найти медь или алюминий в электропроводке вашего дома.
• Затем имеет место обратный эффект, поскольку некоторые электроны могут выпадать из зоны проводимости до тех пор, пока валентный слой не высвободит энергию в процессе, который получает название рекомбинации..
• Проводимость, обеспечиваемая пятивалентными примесями, называется донорной.
• В таком случае в полупроводнике концентрация свободных электронов увеличивается.
• Однако следует сказать, что абсолютная кристаллическая решётка и ковалентная связь всех атомов полупроводника между собой, возможна лишь при температуре абсолютного нуля.

Полупроводники играют ключевую роль в развитии современных технологий. Способность проводить электричество контролируемым образом делает их незаменимыми в производстве электроники. Благодаря разнообразию полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или арсенид галлия, и современным производственным процессам можно создавать все более сложные электронные схемы. При низкой температуре электрон не способен разорвать связь с атомом. Повышение температуры даёт возможность электрону оторваться от ядра. В результате разрыва появляется свободное место, то есть «дырка» с положительным зарядом.

В частности, производство смартфонов, видеокарт и автопромышленность сильно нуждаются в полупроводниках. Дефицит полупроводниковых компонентов привёл к сокращению выпуска автомобилей. Например, индийский автодилер Maruti Suzuki уменьшил объем производства на 60% из-за нехватки полупроводников. При производстве холодильников, кондиционеров полупроводниковые устройства применяют в системе охлаждения для контроля и поддержания температуры.

Полупроводники p-типа в качестве основных носителей имеют “дырки”. Чтобы усилить их влияние и тем самым улучшить проводимость материала за счёт дырок, в состав полупроводника вводят акцепторные примеси. Одним из самых ярких достижений в области физики полупроводником является создание гетероструктур. Полупроводники гетероструктурного типа — это слоистые сэндвич-структуры из различных материалов, отличающихся шириной запрещённой зоны. Изучая общие сведения о полупроводниках, можно сделать вывод, что эти материалы из-за своей удельной проводимости находятся между проводниками и диэлектриками.

• Полупроводники используются при создании транзисторов, термисторов, светодиодов, фотоэлементов, интегральных схем.
• Дозированное введение примесей в полупроводники позволяет получать устройства с требуемыми свойствами.
• Но с ростом температуры или под действием света начинают лучше пропускать электрические заряды.
• Полупроводники представляют собой широкий класс материалов, в которых концентрация подвижных носителей заряда ниже концентрации атомов, но может меняться под действием температуры, освещения, небольшого количества примесей.
• Примерами акцепторных примесей являются бор для кремния и индий для германия.
• Объёмные свойства полупроводника могут сильно зависеть от наличия дефектов в кристаллической структуре.
• Важным свойством p-n-перехода является его односторонняя проводимость.
• Особенностью кристаллической решётки полупроводника заключается в том, что связь между атомами является ковалентной.
• Чтобы в таком полупроводнике могли высвобождаться и передвигаться свободные электроны, обязательно должны разрушаться валентные связи между атомами.
• Позднее оказалось, что существуют вещества, которые нельзя отнести ни к проводникам, пи к диэлектрикам.
• К электрофизическим характеристикам полупроводников относят время существования, ширину запрещённой зоны, температуру, подвижность электронов, удельное сопротивление и энергию ионизации примесей.
• Главным признаком диэлектриков является зависимость их проводимости от температуры.

В этой статье мы выясним, что такое полупроводники; как они работают, чем отличаются полупроводники N-типа от P-типа; из чего сделаны полупроводники и как они создаются; а также где они используются и в чем их польза. В заключение мы вкратце коснемся закона Мура и того, что произойдет, когда производство полупроводников достигнет пределов, установленных законами физики. В германии n-типа много свободных электронов, они рекомбинируют с дырками и уменьшают их количество; аналогично в германии р-типа много дырок, они рекомбинируют с электронами и уменьшают их количество.

Применяется и для изготовления светодиодов некоторых цветов свечения, а сам эффект светоизлучения кристаллом карбида кремния был открыт ещё на заре полупроводниковой техники – в начале XX столетия. Данная статья познакомит вас с историей возникновения полупроводников, описанием материалов для их получения, принципом их работы и многообразием. Продвинутые сенсорные системы, основанные на полупроводниковых технологиях, будут играть важную роль в развитии автономных транспортных средств, индустрии 4.0 и умных городов. Сенсоры, такие как лидары и камеры с высоким разрешением, будут обеспечивать точное и надежное определение расстояния и распознавание объектов для безопасной навигации и контроля.

Те элементы, молекулярная структура которых состоит из одного типа атома. Полупроводники N-типа содержат избыточное количество электронов, переносящих отрицательный заряд. Полупроводники Р-типа испытывают нехватку электронов, но зато имеют избыток дырок (вакантных мест для электронов), которые переносят положительный заряд. Для того, чтобы использовать его особенности, инженеры разработали транзисторы — сложные миниатюрные устройства, управляющие током и преобразующие его.

Совокупность этих явлений часто называют законом Мура (хотя сам Мур больше ориентировался на физический размер транзисторов, а частотные и тепловые/электрические свойства уменьшающихся схем описывались масштабированием Деннарда). При этом, по мере приближения размеров к ширине одного атома, все заметнее начинали проявляться квантовые эффекты вроде туннелирования электронов, вызывающие ошибки при производстве и в работе конечного продукта. Элементы солнечных панелей используют полупроводники для получения возобновляемой энергии Солнца. В солнечной панели слой полупроводникового материала поглощает энергию Солнца в виде фотонов и излучает ее в виде электронов, создавая электрический ток. В большинстве электронных устройств используются полупроводники, собранные в транзисторы и интегральные схемы.

Главный элемент транзистора — p-n-переход (positive-negative), в одном монокристалле сформированы две области, отличающиеся механизмом электропроводности. А из комбинаций транзисторов состоят микросхемы, которые используют обмен сигналами между ними для вычислений. К примеру, простой чистый кремний используется в производстве солнечных батарей, сложные соединения, в особенности, арсенид галлия, применяются для изготовления светодиодов. Полупроводниковый лазер имеет малые габариты и высокие технические параметры, что позволило воплотить в жизнь оптоволоконные средства коммуникации. Свойства полупроводниковых материалов характеризуются тем, что при увеличении номера группы ширина запрещенной зоны уменьшается. В обратной полярности ток также имеется, но его величина, по сравнению с прямым, намного меньше.