semiconductori

Fizic

2022

Vă explicăm ce este un semiconductor electric, tipurile, aplicațiile și exemplele acestuia. În plus, materiale conductoare și izolatoare.

Cel mai utilizat semiconductor este siliciul.

Ce este un semiconductor?

Semiconductorii sunt materiale capabile să acționeze ca conductori electrici sau ca izolatori electrici, în funcție de condițiile fizice în care se găsesc. Aceste condiții implică de obicei temperatura si Presiune, incidența radiațiilor sau intensitățile câmp electric sau camp magnetic la care este supus materialul.

Semiconductorii sunt formați din elemente chimice foarte variate între ele, care de fapt provin din alte regiuni decât cele Tabelul periodic, dar au anumite trăsături chimice (în general sunt tetravalente), care le conferă proprietățile lor electrice particulare. În prezent, cel mai utilizat semiconductor este siliciul (Si), în special în industrie Electronică iar al tehnica de calcul.

Alături de materialele izolante, semiconductorii au fost descoperiți în 1727 de către fizicianul și naturalistul englez Stephen Gray (1666-1736), dar legile care descriu comportamentele și proprietățile lor au fost descrise mult mai târziu, în 1821, de către celebrul fizician german Georg Simon. (1789-1854).

Aplicații semiconductoare

Semiconductorii sunt folositori în special în industria electronică, deoarece permit conducerea și modularea curent electric conform tiparelor necesare. Din acest motiv, este de obicei obișnuit să:

  • Tranzistoare
  • Circuite integrate
  • Diode electrice
  • Senzori optici
  • Lasere cu stare solidă
  • Modulatoare electrice (cum ar fi un amplificator de chitară electrică)

Tipuri de semiconductori

Semiconductorii pot fi de două tipuri diferite, în funcție de răspunsul lor la mediul fizic în care se află:

Semiconductori intrinseci

Sunt formate dintr-un singur tip de atomi, amenajat în molecule tetraedrice (adică patru atomi cu o valență de 4) și atomii lor uniți prin legaturi covalente.

Această configurație chimică împiedică circulaţie liber de electroni în jurul moleculei, cu excepția unei creșteri a temperaturii: atunci electronii iau o parte din Energie disponibil și „sări”, lăsând un spațiu liber care se traduce printr-o sarcină pozitivă, care la rândul său va atrage noi electroni. Acest proces se numește recombinare și cantitatea de căldură necesar pentru aceasta depinde de elementul chimic în cauză.

Semiconductori extrinseci

Aceste materiale permit un proces de dopaj, adică permit includerea unor tipuri de impurități în configurația lor atomică. În funcție de aceste impurități, care pot fi pentavalente sau trivalente, materialele semiconductoare sunt împărțite în două:

  • Semiconductori extrinseci de tip N (donatori). În aceste tipuri de materiale, electronii depășesc în număr găurile sau purtătorii de sarcină liberă („spații” de sarcină pozitivă). Când se aplică materialului o diferență de potențial, electronii liberi se deplasează la stânga materialului, iar găurile apoi la dreapta. Când găurile ajung în extrema dreaptă, electronii din circuitul extern intră în semiconductor și are loc transmiterea curentului electric.
  • Semiconductori extrinsec de tip P (acceptori). În aceste materiale, impuritatea adăugată, în loc să mărească electronii disponibili, mărește găurile.Astfel, vorbim de material acceptor adăugat, deoarece există o cerere mai mare de electroni decât disponibilitate și fiecare „spațiu” liber în care ar trebui să meargă un electron servește. pentru a facilita trecerea curentului.

Exemple de materiale semiconductoare

Semiconductorii servesc ca modulatori ai transmisiei electrice.

Cele mai comune și mai utilizate semiconductori în industrie sunt:

  • Siliciu (Si)
  • Germanium (Ge), adesea în aliaje siliciu
  • Arseniură de galiu (GaAs)
  • Sulf
  • Oxigen
  • Cadmiu
  • Seleniu
  • indian
  • Alte materiale chimice rezultate din combinarea elementelor din grupele 12 și 13 ale tabelului periodic, cu elemente din grupele 16 și respectiv 15.

Materiale conductoare

Spre deosebire de semiconductori, ale căror proprietăți de conducere electrică variază, materialele conductoare sunt întotdeauna gata să transmită electricitate, datorită configurației electronice a atomilor săi. Această conductivitate poate fluctua și poate fi afectată într-o oarecare măsură de starea fizică a mediului de la conductivitate electrică nu este absolut.

Exemplele de materiale conductoare sunt marea majoritate metale (fier, mercur, cupru, aluminiu etc.) și Apă.

Materiale izolante

În cele din urmă, materialele izolante sunt cele care rezistă la conducerea electricității, adică care împiedică trecerea electroni și sunt utile, așadar, pentru a se proteja de electricitate, pentru a-l împiedica să ruleze un curs liber sau de la scurtcircuitare. De asemenea, izolatoarele nu izolează sută la sută eficient, au o limită (tensiune de avarie) peste care energia este atât de intensă încât nu își pot menține starea de izolatori și, prin urmare, transmit curent electric, cel puțin într-o anumită măsură.

Exemple de materiale izolante sunt plastic, ceramică, sticlă, lemn și hârtie.

!-- GDPR -->