Wat is halfgeleiderfysica?

Wat is Halffabrikatenfysica?

Definitie van Halffabrikatenfysica

Halffabrikatenfysica wordt gedefinieerd als de studie van materialen met een elektrische geleidbaarheid tussen geleiders en isolatoren, voornamelijk elementen zoals silicium en germanium.

Eigenschappen van Halffabrikaten

Halffabrikaten hebben een matige weerstand en een negatieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand, wat betekent dat hun weerstand afneemt naarmate de temperatuur stijgt.

Covalente Binding

De valentie-elektronen in halffabrikaat-atomen spelen een cruciale rol in de binding tussen atomen in het halffabrikaat-kristal. Binding tussen atomen vindt plaats omdat elk atoom de neiging heeft om zijn uiterste schil te vullen met acht elektronen.

Elk halffabrikaat-atoom heeft vier valentie-elektronen en kan vier elektronen delen van naburige atomen om acht elektronen in zijn uiterste schil te completeren. Dit delen van elektronen creëert covalente bindingen.

Elk halffabrikaat-atoom creëert vier covalente bindingen met vier naburige atomen in het kristal. Dat betekent, één covalente binding wordt gecreëerd met elk van de vier naburige halffabrikaat-atomen. De figuur hieronder toont de covalente bindingen die in een germanium-kristal worden gevormd.

In een germanium-kristal heeft elk atoom acht elektronen in zijn laatste baan. Maar in een geïsoleerd enkel germanium-atoom zijn er 32 elektronen. De eerste baan bestaat uit 2 elektronen. De tweede baan bestaat uit 8 elektronen. De derde baan bestaat uit 18 elektronen en de resterende 4 elektronen bevinden zich in de vierde of uiterste baan.

Maar in een germanium-kristal deelt elk atoom 4 valentie-elektronen van vier naburige atomen om zijn uiterste baan te vullen met acht elektronen. Op deze manier zullen elk van hen in het kristal acht elektronen in hun uiterste baan hebben.

Het vormen van covalente bindingen associeert elk valentie-elektron met een atoom, waardoor er geen vrije elektronen zijn in een ideaal halffabrikaat-kristal. De atomen zijn geordend door deze bindingen, waardoor de kristalstructuur van een halffabrikaat ontstaat.

Theorie van Energiebanden

Halffabrikaten hebben een kleine energiegap tussen de valentie- en geleidingsband, waardoor elektronen kunnen bewegen en elektriciteit kunnen geleiden wanneer er energie wordt toegevoegd.

Soorten Halffabrikaten

• Intrinsiek Halffabrikaat

• Extrinsiek Halffabrikaat

• N-type en P-type Halffabrikaat