Kaj je fizika polprevodnikov?
Kaj je fizika polprevodnikov?
Definicija fizike polprevodnikov
Fizika polprevodnikov je definirana kot študij materialov z električno prevodnostjo med vodili in izolatorji, predvsem vključuje elemente, kot so kremnij in germanij.
Lastnosti polprevodnikov
Polprevodniki imajo umjerjeno upornost in negativni temperaturni koeficient upornosti, kar pomeni, da se njihova upornost zmanjša s povečevanjem temperature.
Kovalentna vez
Valentni elektroni v atomih polprevodnikov igrajo ključno vlogo pri vezi med atomi v kristalu polprevodnika. Veza med atomi nastane, ker ima vsak atom tendenco, da svojo najbolj oddaljeno celico zaplni s osemimi elektroni.
Vsak atom polprevodnika ima štiri valentne elektrone in lahko deli štiri elektrone s sosednjimi atomi, da bi dopolnil osem elektronov v svoji najbolj oddaljeni celici. Ta delitev elektronov ustvari kovalentne veze.
Vsak atom polprevodnika ustvari štiri kovalentne veze s štirimi sosednjimi atomi v kristalu. To pomeni, da se ena kovalentna vez ustvari z vsakim od štirih sosednjih atomov polprevodnika. Slika spodaj prikazuje kovalentne veze, ki so nastale v kristalu germanija.
V kristalu germanija ima vsak atom osem elektronov v svoji zadnji orbiti. Vendar ima izoliran edini atom germanija 32 elektrona. Prva orbita vsebuje 2 elektrona. Druga orbita vsebuje 8 elektronov. Tretja orbita vsebuje 18 elektronov, preostali 4 elektroni pa so v četrti ali najbolj oddaljeni orbiti.
V kristalu germanija vsak atom deli 4 valentne elektrone s štirimi sosednjimi atomi, da bi zaplnil svojo najbolj oddaljeno orbito s osemimi elektroni. Na ta način bo vsak od njih v kristalu imel osem elektronov v svoji najbolj oddaljeni orbiti.
Ustvarjanje kovalentnih vezov pripisuje vsak valenten elektron atomu, ne pusti prostih elektronov v idealnem kristalu polprevodnika. Atomi so urejeni zaradi teh vezov, kar ustvari kristalno strukturo polprevodnika.
Teorija energetskih pasov
Polprevodniki imajo majhen energetski korak med valentnim in vodilnim pasom, kar omogoča, da se elektroni premikajo in vodijo elektriko, ko je energija dodana.
Vrste polprevodnikov
Intrinzični polprevodniki
Eksintrinzični polprevodniki
N-tip in P-tip polprevodniki
