Hva er de fysio Properties of Semiconductors?

For å forstå hvordan halvledere arbeid krever forståelse både kjemi og fysikk av halvledere. Halvledere er konstruert i en forseggjort kjemisk prosedyre og de opererer i henhold til fysiske prinsipper. Den vanlige skillet mellom kjemi og fysikk er at kjemi innebærer hvordan atomer sammen for å gjøre stoffer og fysikk ikke. Halvledere demonstrere hvordan noen fenomener kan bare beskrives med en kombinasjon av kjemi og fysikk. Noen enheter må beskrives av sine fysikalsk-kjemiske egenskaper.

Silicon Substrat

Typiske halvledere starter som rene krystaller av silisium. Atomer av silisium har en komplett skall av elektroner og fire ekstra elektroner til overs. Disse atomene kan lett ordnes i en krystallinsk struktur i hvilken hvert atom deler en elektron med de fire atomer som omgir den. Dette er en ekstremt stabil konfigurasjon; når atomene er ordnet på denne måten, har hvert atom sin normale antall atomer i tillegg til de fire atomer som deles med de omkringliggende atomene, slik at hvert atom ser ut til å ha en fullstendig skall. Atomer er mest stabile når de har komplette skjell. Rent silisium med sine atomer ordnet på denne måten gjør en krystall som er veldig stabil.

Making halvledere

Rene silisiumkrystaller er bakt i en ovn med et spor av fosfor gass - fosfor har en mer elektron enn silisium - inntil en nøye kontrollert antall silisiumatomer er erstattet med fosforatomer til å gjøre en N-type (negativ type) som har halvleder et overskudd av frie elektroner. Hvis bakt i en ovn med et spor av aluminium gass - aluminimum har en mindre electron enn silisium - det vil gjøre en P type (positiv type) halvleder som har en defeciency av elektroner. P typen halvledere er sagt å ha gratis "hull" - steder som mangler et elektron.

dioder

Dioder er elektroniske komponenter som tillater strøm å flyte i en retning, men ikke i den andre retningen. Dioder er sammensatt av to skiver av halvledermateriale - en av dem P typen og det andre N-type. Dersom et negativt potensial tilføres P-type halvleder, og et positivt potensial påtrykkes N-type halvleder, blir de frie elektroner og frie hull trukket fra hverandre og ingen strøm flyter. Hvis potensialene brukes motsatt vei, elektroner og hull presset sammen og dagens renn. Strømmen flyter i en retning, men ikke i den andre.

transistorer

Transistorene er sammensatt av tre skiver av halvledermateriale - det midterste skive forskjellig fra de samme ytre skiver. Det er PNP transistorer og NPN transistorer. Strøm som flyter tvers over hele transistoren vil møte mye motstand. Uansett hvilken vei strømmen flyter, vil det oppstå en PN eller NP veikryss som er partisk i feil retning. Endring av potensialet på den midterste skive endrer over-the-hel-transistor motstand dramatisk - en liten endring i signalet til midtelementet styrer større strømmen over hele transistor, derfor transistorer kan brukes som forsterkere.