Що таке фізика напівпровідників

Що таке фізика напівпровідників?

Визначення фізики напівпровідників

Фізика напівпровідників визначається як вивчення матеріалів з електричною провідністю між провідниками та ізоляторами, основними елементами яких є силикон та германій.

Властивості напівпровідників

Напівпровідники мають середню опірність та негативний температурний коефіцієнт опору, що означає, що їх опір зменшується зі збільшенням температури.

Ковалентне зв'язування

Валентні електрони в атомах напівпровідників грають важливу роль у зв'язуванні між атомами в кристалі напівпровідника. Зв'язування між атомами відбувається через те, що кожен атом має тенденцію заповнити свою зовнішню оболонку восьма електронами.

Кожен атом напівпровідника має чотири валентних електрони та може поділитися чотирма електронами з суміжними атомами, щоб завершити восьмиелектронну оболонку. Це спільне використання електронів створює ковалентні зв'язки.

Кожен атом напівпровідника створює чотири ковалентні зв'язки з чотирма суміжними атомами в кристалі. Це означає, що один ковалентний зв'язок створюється з кожним з чотирьох суміжних атомів напівпровідника. Нижче показано ковалентні зв'язки, сформовані в кристалі германію.

У кристалі германію кожен атом має вісім електронів в своїй останній орбіті. Але в одному ізольованому атомі германію є 32 електрони. Перша орбіта складається з 2 електронів. Друга орбіта складається з 8 електронів. Третя орбіта складається з 18 електронів, а решта 4 електрони знаходяться на четвертій або найзовнішній орбіті.

Але в кристалі германію кожен атом ділиться 4 валентними електронами з чотирма суміжними атомами, щоб заповнити свою зовнішню орбіту восьма електронами. Таким чином, кожен з них в кристалі буде мати вісім електронів в своїй зовнішній орбіті.

Створення ковалентних зв'язків пов'язує кожен валентний електрон з атомом, не залишаючи вільних електронів в ідеальному кристалі напівпровідника. Атоми впорядковано розташовані завдяки цим зв'язкам, створюючи кристалічну структуру напівпровідника.

Теорія енергетичних зон

Напівпровідники мають невелику енергетичну щілину між валентною та зонами провідності, що дозволяє електронам рухатися та проводити електричний струм при наданні енергії.

Типи напівпровідників

• Інтрасемічний напівпровідник

• Екстрасемічний напівпровідник

• N-тип та P-тип напівпровідник