Vad är halvledarfysik?
Definition av halvledarfysik
Halvledarfysik definieras som studiet av material med elektrisk ledningsförmåga mellan ledare och isolatorer, huvudsakligen involverande element som silikon och germanium.
Egenskaper hos halvledare
Halvledare har måttlig resistivitet och en negativ temperaturkoefficient för resistans, vilket betyder att deras resistans minskar med ökande temperatur.
Kovalent bindning
Valenselektronerna i halvledaratomer spelar en viktig roll i bindningen mellan atomer i halvledarkristallen. Bindningen mellan atomer inträffar eftersom varje atom har en tendens att fylla sitt yttersta skal med åtta elektroner.
Varje halvledaratom har fyra valenselektroner och kan dela fyra elektron från grannatomer för att fullborda åtta elektroner i sitt yttersta skal. Detta delande av elektron skapar kovalenta bindningar.
Varje halvledaratom skapar fyra kovalenta bindningar med fyra grannatomer i kristallen. Det innebär att en kovalent bindning skapas med var och en av de fyra grannahalvledaratomer. Figuren nedan visar de kovalenta bindningar som bildas i en germaniumkristall.
I en germaniumkristall har varje atom åtta elektron i sitt sista skal. Men i en isolerad enskild germaniumatom finns det 32 elektron. Det första skallet består av 2 elektron. Det andra skallet består av 8 elektron. Det tredje skallet består av 18 elektron och resten 4 elektron är i fjärde eller yttersta skallet.
Men i en germaniumkristall delar varje atom 4 valenselektron från fyra grannatomer för att fylla sitt yttersta skal med åtta elektron. På detta sätt kommer var och en av dem i kristallen att ha åtta elektron i sitt yttersta skal.
Genom att bilda kovalenta bindningar associeras varje valenselektron med en atom, vilket lämnar inga fria elektron i en ideal halvledarkristall. Atomen är ordnade på grund av dessa bindningar, vilket skapar kristallstrukturen hos en halvledare.
Energi-bandteori
Halvledare har ett litet energiavstånd mellan valens- och konduktionsband, vilket tillåter elektron att röra sig och leda ström när energi tillförs.
Typer av halvledare
Intrinsic halvledare
Extrinsic halvledare
N-typ och P-typ halvledare
