Šta je fizika poluprovodnika?

Šta je fizika poluprovodnika?

Definicija fizike poluprovodnika

Fizika poluprovodnika definiše se kao studija materijala sa električnom vodljivošću između vodilaca i izolatora, uglavnom uključujući elemente poput silicijuma i germanijuma.

Svojstva poluprovodnika

Poluprovodnici imaju umjerenu otpornost i negativni koeficijent temperature otpornosti, što znači da njihova otpornost smanjuje se s porastom temperature.

Kovalentno vezanje

Valentni elektroni u atomima poluprovodnika igraju ključnu ulogu u vezanju između atoma u kristalu poluprovodnika. Vezanje između atoma dešava se jer svaki atom ima tendenciju da popuni svoju najspoljniju celiju sa osam elektrona.

Svaki atom poluprovodnika ima četiri valentna elektrona i može podeliti četiri elektrona sa susednim atomima kako bi dovršio osam elektrona u svojoj najspoljnijoj celiji. Ova podela elektrona stvara kovalentne veze.

Svaki atom poluprovodnika stvara četiri kovalentne veze sa četiri susedna atoma u kristalu. To znači da se jedna kovalentna veza formira sa svakim od četiri susednih atoma poluprovodnika. Slika ispod pokazuje kovalentne veze formirane u kristalu germanijuma.

U kristalu germanijuma, svaki atom ima osam elektrona u svojoj poslednjoj orbiti. Međutim, u izolovanom pojedinačnom atomu germanijuma, postoji 32 elektrona. Prva orbita sadrži 2 elektrona. Druga orbita sadrži 8 elektrona. Treća orbita sadrži 18 elektrona, a preostalih 4 elektrona je u četvrtoj ili najspoljnijoj orbiti.

Međutim, u kristalu germanijuma, svaki atom deli 4 valentna elektrona sa četiri susedna atoma kako bi ispunio svoju najspoljniju orbitu sa osam elektrona. Na taj način, svaki od njih u kristalu će imati osam elektrona u svojoj najspoljnijoj orbiti.

Formiranje kovalentnih veza povezuje svaki valentni elektron sa atomom, ne ostavljajući slobodnih elektrona u idealnom kristalu poluprovodnika. Atomi su redovito raspoređeni zbog ovih veza, stvarajući kristalnu strukturu poluprovodnika.

Teorija energetskih zona

Poluprovodnici imaju mali energetski razmak između valentne i provodne zone, omogućavajući elektronima da se kreću i prevode struju kada se primeni energija.

Vrste poluprovodnika

• Intrinsicki poluprovodnik

• Ekstrinsicki poluprovodnik

• N-tip i P-tip poluprovodnika