Что такое полупроводник и для чего он нужен?

Полупроводник — это материал, который обладает определенными уникальными свойствами в том, как он реагирует на электрический ток. Это материал, который имеет гораздо меньшее сопротивление прохождению электрического тока в одном направлении, чем в другом. Электропроводность полупроводника находится между проводимостью хорошего проводника (например, меди) и изолятора (например, резины). Отсюда и название полупроводник. Полупроводник — это также материал, электрическая проводимость которого может быть изменена (так называемое легирование) путем изменения температуры, приложенных полей или добавления примесей.

В то время как полупроводник может быть изменен. не изобретение, и никто не изобрел полупроводник, есть много изобретений, которые представляют собой полупроводниковые устройства. Открытие полупроводниковых материалов позволило добиться огромных и важных успехов в области электроники. Нам были нужны полупроводники для миниатюризации компьютеров и компьютерных частей. Нам были нужны полупроводники для производства электронных компонентов, таких как диоды, транзисторы и многие фотоэлектрические элементы.

Полупроводниковые материалы включают элементы кремний и германий, а также соединения галлия. арсенид, сульфид свинца или фосфид индия. Есть много других полупроводников. Даже некоторые пластмассы могут быть полупроводниками, что позволяет использовать гибкие пластмассовые светодиоды (СИД), которым можно придать любую желаемую форму.

Что такое электрон Допинг?

Согласно доктору Кену Меллендорфу из Newton’s Ask a Scientist:

«Допинг» — это процедура, которая делает полупроводники, такие как кремний и германий готовы к использованию в диодах и транзисторах. Полупроводники в их нелегированной форме на самом деле являются электрическими изоляторами, которые не очень хорошо изолируют. Они образуют кристаллический узор, в котором каждому электрону отведено определенное место. Большинство полупроводниковых материалов имеют четыре валентных электрона, четыре электрона на внешней оболочке. Если поместить один или два процента атомов с пятью валентными электронами, такими как мышьяк, в четырехвалентный электронный полупроводник, такой как кремний, происходит кое-что интересное. Недостаточно атомов мышьяка, чтобы повлиять на общую кристаллическую структуру. Четыре из пяти электронов используются по той же схеме, что и для кремния. Пятый атом плохо вписывается в структуру. Он по-прежнему предпочитает висеть около атома мышьяка, но не держится крепко. Его очень легко отсоединить и отправить в путь сквозь материал. Легированный полупроводник больше похож на проводник, чем на нелегированный. Вы также можете добавить в полупроводник трехэлектронный атом, например алюминий. Алюминий вписывается в кристаллическую структуру, но теперь в структуре отсутствует электрон. Это называется дырой. Заставить соседний электрон двигаться в дыру — все равно что заставить дыру двигаться. Соединение полупроводника, легированного электронами (n-типа), с полупроводником, легированным дырочкой (p-тип), создает диод. Другие комбинации создают такие устройства, как транзисторы.

История полупроводников

Термин «полупроводники» впервые был использован Алессандро Вольта в 1782 году.

Майкл Фарадей был первым человеком, который наблюдал полупроводниковый эффект в 1833 году. Фарадей заметил, что электрическое сопротивление сульфида серебра уменьшается с температурой. В 1874 году Карл Браун обнаружил и задокументировал первый эффект полупроводникового диода. Браун заметил, что ток свободно течет только в одном направлении в месте контакта металлической точки и кристалла галенита.

В 1901 году появилось самое первое полупроводниковое устройство, названное «кошачьи усы» были запатентованы. Устройство было изобретено Джагадисом Чандра Босом. Кошачьи усы — это точечный полупроводниковый выпрямитель, используемый для обнаружения радиоволн.

Транзистор — это устройство, состоящее из полупроводникового материала. Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли вместе изобрели транзистор в 1947 году в Bell Labs.

Source

  • Аргоннская национальная лаборатория. «НЬЮТОН — Спросите ученого». Интернет-архив, 27 февраля 2015 г.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий