Co je fyzika polovodičů?

Co je fyzika polovodičů?

Definice fyziky polovodičů

Fyzika polovodičů se definuje jako studium materiálů s elektrickou vodivostí mezi vodiči a izolátory, především zahrnující prvky jako křemík a germanium.

Vlastnosti polovodičů

Polovodiče mají střední odpor a negativní teplotní koeficient odporu, což znamená, že jejich odpor klesá s rostoucí teplotou.

Kovalentní vazby

Valenční elektrony atomů polovodičů hrají klíčovou roli ve vazbách mezi atomy v krystalu polovodiče. Vazby mezi atomy vznikají proto, že každý atom má tendenci mít ve své nejvnější slupce osm elektronů.

Každý atom polovodiče má čtyři valenční elektrony a může sdílet čtyři elektrony ze sousedních atomů, aby dokončil osm elektronů ve své nejvnější slupce. Toto sdílení elektronů vytváří kovalentní vazby.

Každý atom polovodiče vytváří čtyři kovalentní vazby s čtyřmi sousedními atomy v krystalu. To znamená, že se vytvoří jedna kovalentní vazba s každým z čtyř sousedních atomů polovodiče. Následující obrázek ukazuje kovalentní vazby vytvořené v krystalu germania.

V krystalu germania má každý atom osm elektronů v jeho poslední oběžné dráze. Ale u izolovaného jednotlivého atomu germania je 32 elektronů. První oběžná dráha obsahuje 2 elektrony. Druhá oběžná dráha obsahuje 8 elektronů. Třetí oběžná dráha obsahuje 18 elektronů a zbývajících 4 elektronů je v čtvrté nebo nejvnější oběžné dráze.

Ale v krystalu germania každý atom sdílí 4 valenční elektrony ze čtyř sousedních atomů, aby vyplnil svou nejvnější oběžnou dráhu osmi elektrony. Tímto způsobem bude každý z nich v krystalu mít osm elektronů ve své nejvnější oběžné dráze.

Vytváření kovalentních vazeb spojuje každý valenční elektron s atomem, takže v ideálním krystalu polovodiče nezůstane žádný volný elektron. Atomy jsou uspořádány řádně díky těmto vazbám, což vytváří krystalickou strukturu polovodiče.

Teorie energetických pásem

Polovodiče mají malou energetickou mez mezi valenčním a vodičovým pásmem, což umožňuje elektronům pohybovat a vodiť elektřinu, když na něj působí energie.

Typy polovodičů

• Intrinsický polovodič

• Extrinsický polovodič

• N-typ a P-typ polovodiče