Co to jest krzemowy półprzewodnik?

Czym jest krzemowy półprzewodnik?

Definicja krzemowego półprzewodnika

Krzemowy półprzewodnik definiuje się jako materiał, który ma wartość przewodności elektrycznej między wartością przewodnika a izolatora, a którego przewodność można zmienić wprowadzając domieszki lub stosując pola zewnętrzne lub światło. Krzem jest najbardziej szeroko stosowanym materiałem półprzewodnikowym w nowoczesnej elektronice, szczególnie w urządzeniach mocy, układach scalonych, komórkach fotowoltaicznych i tranzystorach.

Właściwości termiczne i elektryczne

Krzem ma wysoką temperaturę topnienia i niską energię przerwy energetycznej, co czyni go odpowiednim do zastosowań w wysokich temperaturach i w urządzeniach mocy.

Dopowanie dla przewodności

Dopowanie krzemu domieszkami tworzy półprzewodniki typu n lub p, kluczowe dla urządzeń elektronicznych.

Zastosowania w elektronice

• Urządzenia mocy: Krzem jest używany do produkcji diod, tirystorów, IGBT, MOSFET i innych urządzeń, które mogą obsługiwać wysokie napięcia i prądy w systemach konwersji, transmisji, dystrybucji i sterowania mocy.

• Układy scalone: Krzem jest używany do wytwarzania mikrochipów, które integrują miliony lub miliardy tranzystorów i innych komponentów na jednym chipie. Te chipsy są używane do różnych celów, takich jak pamięć, logika, przetwarzanie, komunikacja i czujniki.

• Komórki fotowoltaiczne: Krzem jest używany do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną w komórkach słonecznych. Komórki słoneczne oparte na krzemu są najpopularniejszym i najefektywniejszym typem urządzeń fotowoltaicznych.

• Tranzystory: Krzem jest używany do produkcji bipolarnych tranzystorów złącza (BJT) i polowych tranzystorów efektu pola (MOSFET), które są podstawowymi elementami budowlanymi nowoczesnej elektroniki. Te tranzystory mogą wzmacniać lub przełączać sygnały elektryczne w różnych obwodach i systemach.

Zalety krzemu

• Jest kompatybilny z różnymi technikami produkcji, takimi jak litografia, etczing, dopowanie, oksydacja, deponowanie i spajanie.

• Ma wysokiej jakości strukturę krystaliczną i czystość, co zmniejsza defekty i poprawia wydajność.

• Ma dużą udziały rynkowe i ekonomię skali, co obniża koszty i zwiększa dostępność urządzeń opartych na krzemu.

• Ma szeroki zakres zastosowań i funkcji, co sprawia, że jest uniwersalny i dostosowany do różnych potrzeb i wymagań.

Podsumowanie

Krzemowy półprzewodnik ma pośrednią przewodność elektryczną, która może być modyfikowana przez dopowanie lub bodźce zewnętrzne. Jest to najbardziej szeroko stosowany półprzewodnik w nowoczesnej elektronice ze względu na jego dostępność, trwałość, przewodność, kompatybilność, jakość, rentowność i wszechstronność. Półprzewodniki krzemowe są używane w urządzeniach mocy, układach scalonych, komórkach fotowoltaicznych, tranzystorach i wielu innych, z zastosowaniami w komunikacji, obliczeniach, sterowaniu, czujnikach i konwersji energii.