Các loại chất bán dẫn, ứng dụng và ví dụ

các chất bán dẫn chúng là các phần tử thực hiện chức năng của dây dẫn hoặc chất cách điện một cách chọn lọc, tùy thuộc vào các điều kiện bên ngoài mà chúng phải chịu, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, bức xạ và từ trường hoặc điện trường.

Trong bảng tuần hoàn có 14 nguyên tố bán dẫn, trong đó silicon, gecmani, selen, cadmium, nhôm, gali, boron, indi và carbon. Chất bán dẫn là chất rắn kết tinh có độ dẫn điện trung bình, thế cho nên chúng hoàn toàn có thể được sử dụng theo cách kép như một chất dẫn điện và chất cách điện .

Nếu chúng được sử dụng làm dây dẫn, trong những điều kiện kèm theo nhất định được cho phép lưu thông dòng điện, nhưng chỉ theo một hướng. Ngoài ra, chúng không có độ dẫn cao như sắt kẽm kim loại dẫn điện .Chất bán dẫn được sử dụng trong những ứng dụng điện tử, đặc biệt quan trọng là sản xuất những linh phụ kiện như bóng bán dẫn, điốt và mạch tích hợp. Chúng cũng được sử dụng làm phụ kiện hoặc phụ kiện cho những cảm ứng quang học, ví dụ điển hình như laser trạng thái rắn và một số ít thiết bị nguồn năng lượng cho mạng lưới hệ thống truyền tải điện ..Hiện tại, loại yếu tố này đang được sử dụng cho sự tăng trưởng công nghệ tiên tiến trong những nghành nghề dịch vụ viễn thông, mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển và giải quyết và xử lý tín hiệu, cả trong những ứng dụng trong nước và công nghiệp .Chỉ số

• 1 loại
  • 1.1 Chất bán dẫn nội tại
  • 1.2 Chất bán dẫn bên ngoài
• 2 Đặc điểm
• 3 ứng dụng
• 4 ví dụ
• 5 tài liệu tham khảo

Các loại

Có nhiều loại vật tư bán dẫn khác nhau, tùy thuộc vào tạp chất mà chúng bộc lộ và phản ứng vật lý của chúng so với những kích thích môi trường tự nhiên khác nhau .

Chất bán dẫn nội tại

Là những nguyên tố có cấu trúc phân tử được tạo thành từ một loại nguyên tử duy nhất. Trong số những loại chất bán dẫn nội tại này là silico và gecmani .Cấu trúc phân tử của chất bán dẫn nội tại là tứ diện ; nghĩa là, nó có link cộng hóa trị giữa bốn nguyên tử xung quanh, như được trình diễn trong hình dưới đây .

Mỗi nguyên tử của một chất bán dẫn nội tại có 4 electron hóa trị ; nghĩa là, 4 electron quay quanh lớp ngoài cùng của mỗi nguyên tử. Lần lượt, mỗi electron này tạo thành link với những electron liền kề. Theo cách này, mỗi nguyên tử có 8 electron trong lớp mặt phẳng nhất của nó, tạo thành một link vững chãi giữa những electron và những nguyên tử tạo nên mạng tinh thể .Do thông số kỹ thuật này, những electron không vận động và di chuyển thuận tiện trong cấu trúc. Do đó, trong điều kiện kèm theo tiêu chuẩn, chất bán dẫn nội tại hoạt động giải trí như một chất cách điện .Tuy nhiên, độ dẫn của chất bán dẫn nội tại tăng lên bất kể khi nào nhiệt độ tăng, vì một số ít electron hóa trị hấp thụ nguồn năng lượng nhiệt và tách khỏi link .Những electron này trở thành những electron tự do và, nếu chúng được xử lý đúng đắn bởi sự độc lạ về điện thế, chúng hoàn toàn có thể góp thêm phần lưu thông dòng điện trong mạng tinh thể .Trong trường hợp này, những electron tự do nhảy đến dải dẫn và đi đến cực dương của nguồn tiềm năng ( ví dụ như pin ) .Sự hoạt động của những electron hóa trị tạo ra một khoảng trống trong cấu trúc phân tử, chuyển thành hiệu ứng tựa như như sẽ tạo ra một điện tích dương trong mạng lưới hệ thống, thế cho nên chúng được coi là chất mang điện tích dương .Sau đó, một hiệu ứng nghịch đảo xảy ra, vì một số ít electron hoàn toàn có thể rơi ra khỏi dải dẫn cho đến khi lớp hóa trị giải phóng nguồn năng lượng trong quy trình, nhận được tên tái hợp .

Chất bán dẫn bên ngoài

Chúng tương thích bằng cách gồm có những tạp chất trong những dây dẫn nội tại ; đó là, bằng cách phối hợp những yếu tố hóa trị ba hoặc ngũ giác .Quá trình này được gọi là doping và nhằm mục đích mục tiêu tăng độ dẫn điện của vật tư, để cải tổ đặc thù vật lý và điện của những vật tư này .Bằng cách thay thế sửa chữa một nguyên tử bán dẫn nội tại cho một nguyên tử của một thành phần khác, hoàn toàn có thể thu được hai loại chất bán dẫn ngoại lai, được trình diễn chi tiết cụ thể dưới đây .

Loại bán dẫn P

Trong trường hợp này, tạp chất là một nguyên tố bán dẫn hóa trị ba ; nghĩa là, với ba ( 3 ) electron trong vỏ hóa trị của nó .Các yếu tố xâm nhập trong cấu trúc được gọi là những yếu tố doping. Ví dụ về những yếu tố này cho chất bán dẫn loại P. là boron ( B ), gallium ( Ga ) hoặc indium ( In ) .Không có electron hóa trị để tạo thành bốn link cộng hóa trị của chất bán dẫn nội tại, chất bán dẫn loại P. có một khoảng trống trong link bị thiếu .

Điều này làm cho sự đi qua của những electron không thuộc mạng tinh thể trải qua lỗ mang điện tích dương này .Do điện tích dương của khe hở của link, loại dây dẫn này được gọi bằng chữ ” P. ” và do đó, chúng được công nhận là chất nhận điện tử .

Dòng điện tử đi qua các khoảng trống của liên kết tạo ra một dòng điện chạy ngược chiều với dòng điện có nguồn gốc từ các electron tự do.

Chất bán dẫn loại N

Phần tử xâm nhập trong thông số kỹ thuật được đưa ra bởi những thành phần ngũ giác ; nghĩa là, những hạt có năm ( 5 ) electron trong dải hóa trị .Trong trường hợp này, những tạp chất được tích hợp vào chất bán dẫn nội tại là những nguyên tố như phốt pho ( P. ), antimon ( Sb ) hoặc asen ( As ) .Các dopant có thêm một electron hóa trị, do không có link cộng hóa trị để tham gia, sẽ tự động hóa chuyển dời qua mạng tinh thể .

Ở đây, dòng điện lưu thông qua vật tư nhờ sự dư thừa của những electron tự do được phân phối bởi dopant. Do đó, chất bán dẫn loại N được coi là nhà hỗ trợ vốn điện tử .

Tính năng

Chất bán dẫn được đặc trưng bởi tính năng kép, hiệu suất cao nguồn năng lượng, tính phong phú của những ứng dụng và ngân sách thấp. Các đặc thù điển hình nổi bật nhất của chất bán dẫn được trình diễn chi tiết cụ thể dưới đây .- Phản ứng của nó ( chất dẫn hoặc chất cách điện ) hoàn toàn có thể đổi khác tùy theo độ nhạy của thành phần với ánh sáng, điện trường và từ trường của thiên nhiên và môi trường .- Nếu chất bán dẫn chịu nhiệt độ thấp, những electron sẽ được giữ lại với nhau trong dải hóa trị và do đó, không có electron tự do nào phát sinh để lưu thông dòng điện .trái lại, nếu chất bán dẫn tiếp xúc với nhiệt độ cao, rung động nhiệt hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động đến cường độ link cộng hóa trị của những nguyên tử nguyên tố, để lại những electron tự do cho sự dẫn điện ..- Độ dẫn của chất bán dẫn biến hóa tùy theo tỷ suất tạp chất hoặc những thành phần pha tạp bên trong chất bán dẫn nội tại .Ví dụ, nếu 10 nguyên tử boron được gồm có trong một triệu nguyên tử silicon, tỷ suất đó làm tăng độ dẫn của hợp chất một nghìn lần, so với độ dẫn của silicon nguyên chất ..- Độ dẫn của chất bán dẫn biến hóa trong khoảng chừng từ 1 đến 10-6 S.cm – 1, tùy thuộc vào loại nguyên tố hóa học được sử dụng .- Các chất bán dẫn hợp chất hoặc ngoại sinh hoàn toàn có thể có những đặc thù quang và điện tiêu biểu vượt trội hơn đáng kể so với những đặc thù của chất bán dẫn nội tại. Một ví dụ về góc nhìn này là gallium arsenide ( GaAs ), hầu hết được sử dụng trong tần số vô tuyến và những ứng dụng khác của quang điện tử ..

Ứng dụng

Chất bán dẫn được sử dụng thoáng đãng làm nguyên vật liệu thô trong việc lắp ráp những thành phần điện tử là một phần của đời sống hàng ngày của tất cả chúng ta, ví dụ điển hình như những mạch tích hợp .

Một trong những yếu tố chính của mạch tích hợp là bóng bán dẫn. Các thiết bị này triển khai tính năng phân phối tín hiệu đầu ra ( giao động, khuếch đại hoặc chỉnh lưu ) theo tín hiệu nguồn vào đơn cử .Ngoài ra, chất bán dẫn cũng là vật tư chính của điốt được sử dụng trong những mạch điện tử để cho phép dòng điện đi qua chỉ theo một hướng .

Đối với việc phong cách thiết kế điốt, những khớp bán dẫn bên ngoài loại P. và loại N được hình thành. Bằng cách xen kẽ những thành phần mang và những nhà hỗ trợ vốn điện tử, một chính sách cân đối giữa cả hai vùng được kích hoạt ..Do đó, những electron và lỗ trống ở cả hai khu vực giao nhau và bổ trợ cho nhau khi thiết yếu. Điều này xảy ra theo hai cách :- Sự chuyển điện tử từ vùng loại N sang vùng P. xảy ra. Vùng loại N thu được vùng tải hầu hết là dương .- Một lỗ trải qua những lỗ mang điện tử từ vùng loại P. đến vùng loại N. được trình diễn. Vùng loại P. thu được điện tích âm chủ yếu. Cuối cùng, một điện trường được tạo ra gây ra sự lưu thông của dòng điện chỉ theo một hướng ; nghĩa là từ khu N đến khu P. .Ngoài ra, sử dụng tích hợp những chất bán dẫn bên trong và bên ngoài hoàn toàn có thể tạo ra những thiết bị thực thi những tính năng tương tự như như ống chân không chứa khối lượng của nó hàng trăm lần .Loại ứng dụng này vận dụng cho những mạch tích hợp, ví dụ điển hình như chip vi giải quyết và xử lý bao trùm một lượng nguồn năng lượng điện đáng kể .

Chất bán dẫn có mặt trong các thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như các thiết bị dòng màu nâu như tivi, máy phát video, thiết bị âm thanh; máy tính và điện thoại di động.

Ví dụ

Chất bán dẫn được sử dụng phổ cập nhất trong ngành công nghiệp điện tử là silicon ( Si ). Vật liệu này xuất hiện trong những thiết bị tạo nên những mạch tích hợp là một phần của ngày này qua ngày khác .Hợp kim Germanium và silicon ( SiGe ) được sử dụng trong những mạch tích hợp vận tốc cao cho radar và bộ khuếch đại của những dụng cụ điện, ví dụ điển hình như guitar điện .Một ví dụ khác về chất bán dẫn là gallium arsenide ( GaAs ), được sử dụng thoáng rộng trong những bộ khuếch đại tín hiệu, đơn cử là những tín hiệu có mức tăng cao và độ ồn thấp .

Tài liệu tham khảo

1. Brian, M. (s.f.) Làm thế nào bán dẫn làm việc. Lấy từ: Electronics.how wareworks.com
2. Landin, P. (2014). Chất bán dẫn bên trong và bên ngoài. Lấy từ: pelandintecno.blogspot.com
3. Rouse, M. (s.f.). Chất bán dẫn. Lấy từ: whatis.techtarget.com
4. Chất bán dẫn (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. London, Vương quốc Anh. Lấy từ: britannica.com
5. Chất bán dẫn là gì? (s.f.). © Tập đoàn công nghệ cao Hitachi. Lấy từ: hitachi-hightech.com
6. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Chất bán dẫn. Lấy từ: en.wikipedia.org

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử