Điều gì là Vật lý bán dẫn?

Vật lý bán dẫn là gì?

Định nghĩa Vật lý Bán dẫn

Vật lý bán dẫn được định nghĩa là nghiên cứu về các vật liệu có độ dẫn điện nằm giữa các chất dẫn điện và chất cách điện, chủ yếu bao gồm các nguyên tố như silic và germani.

Tính chất của Bán dẫn

Bán dẫn có độ kháng trung bình và hệ số nhiệt độ của điện trở âm, nghĩa là điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

Liên kết cộng hóa trị

Các electron hóa trị trong các nguyên tử bán dẫn đóng vai trò quan trọng trong liên kết giữa các nguyên tử trong tinh thể bán dẫn. Liên kết giữa các nguyên tử xảy ra vì mỗi nguyên tử có xu hướng làm đầy lớp ngoài cùng của nó với tám electron.

Mỗi nguyên tử bán dẫn có bốn electron hóa trị và có thể chia sẻ bốn electron từ các nguyên tử lân cận để hoàn thành tám electron trong lớp ngoài cùng của nó. Việc chia sẻ electron này tạo ra liên kết cộng hóa trị.

Mỗi nguyên tử bán dẫn tạo ra bốn liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử lân cận trong tinh thể. Điều đó có nghĩa là, một liên kết cộng hóa trị được tạo ra với mỗi nguyên tử bán dẫn lân cận. Hình dưới đây cho thấy các liên kết cộng hóa trị được hình thành trong tinh thể germani.

Trong tinh thể germani, mỗi nguyên tử có tám electron trong quỹ đạo cuối cùng. Nhưng trong một nguyên tử germani đơn lẻ, có 32 electron. Quỹ đạo đầu tiên bao gồm 2 electron. Quỹ đạo thứ hai bao gồm 8 electron. Quỹ đạo thứ ba bao gồm 18 electron và còn lại 4 electron ở quỹ đạo thứ tư hoặc quỹ đạo ngoài cùng.

Nhưng trong tinh thể germani, mỗi nguyên tử chia sẻ 4 electron hóa trị từ bốn nguyên tử lân cận để lấp đầy quỹ đạo ngoài cùng của nó với tám electron. Theo cách này, mỗi nguyên tử trong tinh thể sẽ có tám electron trong quỹ đạo ngoài cùng của nó.

Việc tạo ra liên kết cộng hóa trị gắn kết mỗi electron hóa trị với một nguyên tử, không để lại electron tự do nào trong tinh thể bán dẫn lý tưởng. Các nguyên tử được sắp xếp theo thứ tự do các liên kết này, tạo nên cấu trúc tinh thể của bán dẫn.

Lý thuyết dải năng lượng

Bán dẫn có khoảng cách năng lượng nhỏ giữa dải hóa trị và dải dẫn, cho phép electron di chuyển và dẫn điện khi có năng lượng được áp dụng.

Loại Bán dẫn

• Bán dẫn nội tại

• Bán dẫn ngoại lai

• Bán dẫn loại N và P