Mikä on puheidänfysiikka?

Mikä on puolijohteiden fysiikka?

Puolijohteiden fysiikan määritelmä

Puolijohteiden fysiikka on määritelty materiaalien tutkimuksena, joiden sähköinen johtavuus on välissä johtimien ja eristimien välillä, pääasiassa sisältäen elementtejä kuten piisikkua ja germaniumia.

Puolijohteiden ominaisuudet

Puolijohteilla on keskivertainen vastus ja negatiivinen vastustehden lämpötilakerroin, mikä tarkoittaa, että niiden vastus pienenee lämpötilan kasvaessa.

Kovalenttinen sidonta

Puolijohteiden atomin valensselektronit ovat olennainen osa sidontaa atomeissa puolijohteessa. Atomit sidotaan toisiinsa, koska jokaisella atomilla on taipumus täyttää ulompi elektronikerros kahdeksalla elektronilla.

Jokaisella puolijohteiden atomin on neljä valensselektronia, ja se voi jakaa neljä elektronia naapuriatomeista täyttääkseen ulomman elektronikerroksen kahdeksalla elektronilla. Tämä elektronien jakaminen luo kovalenttisia sidoksia.

Jokainen puolijohteiden atomi luo neljä kovalenttista sidosta neljän naapuriatomin kanssa kristallissa. Tämä tarkoittaa, että yksi kovalenttinen sidos luodaan jokaisen neljän naapuripuolijohteiden atomin kanssa. Alla oleva kuva näyttää kovalenttisten sidosten muodostumisen germaniumkristalissa.

Germaniumkristalissa jokaisella atomilla on kahdeksan elektronia sen viimeisessä orbiitissa. Mutta yksittäisellä eristettyllä germaniumatomin on 32 elektronia. Ensimmäinen orbiitti koostuu kahdesta elektronista. Toinen orbiitti koostuu kahdeksasta elektronista. Kolmas orbiitti koostuu 18 elektronista, ja neljä elektronia on neljännellä tai ulommalla orbiitilla.

Mutta germaniumkristalissa jokainen atomi jakaa neljä valensselektronia neljältä naapureilta täyttääkseen ulomman orbiitin kahdeksalla elektronilla. Näin ollen kukin kristalissa on kahdeksan elektronia ulommissa orbiiteissaan.

Kovalenttisten sidosten muodostuminen liittää jokaisen valensselektronin atomiin, jättäen vapaaksi elektronit idealisessa puolijohteissa. Atomit järjestäytyvät säännöllisesti näiden sidosten ansiosta, luoden puolijohteen kristallirakenteen.

Energian bänditeoria

Puolijohteilla on pieni energiapäällystys valenssi- ja johtimibändien välillä, mikä mahdollistaa elektronien liikkumisen ja sähkönjohtavuuden, kun energiaa lisätään.

Puolijohteiden tyypit

• Intrinsic puolijohtija

• Extrinsic puolijohtija

• N-tyyppinen ja P-tyyppinen puolijohtija