Разлика между версии на „Полупроводник“

м
форматиране: 8x тире, 4x кавички, 3 интервала, нов ред (ползвайки Advisor)
м (форматиране: 8x тире, 4x кавички, 3 интервала, нов ред (ползвайки Advisor))
[[Файл:SiC crystals.JPG|мини|250п|Синтетични кристали на полупроводниковия материал силициев карбид]]
 
'''Полупроводниците''' са [[материал]]и със [[специфична електропроводимост]] между тези на [[Проводник|проводниците]] и [[изолатор]]ите, приблизително в интервала между 10<sup>3</sup> [[Сименс на метър|S/cm]] и 10<sup>−8</sup> S/cm. Излагането на различна температура, електрическо поле или различни честоти на светлината може да влияе на електропроводимостта на полупроводниците. ТакиваОт такива материали се наричатправят [[Активен елемент|активни елементи]].
 
Активните елементи са в основата на съвременната [[електроника]], широко използвани в [[Радиоприемник|радиоприемници]], [[Компютър|компютри]], [[телефон]]и и много други устройства. Сред полупроводниковите елементи са различни видове [[транзистор]]и и [[диод]]и, [[Слънчева батерия|слънчеви клетки]], цифрови и аналогови [[Интегрална схема|интегрални схеми]]. За разлика от металните проводници, при които [[електрически ток|електрическият ток]] представлява поток от [[електрон]]и, при полупроводниците той може да бъде също и поток от положително заредени „[[Дупки във физиката на полупроводниците|дупки]]“.
 
Повечето промишлено произвеждани полупроводнициелементи са изготвени от силиций, а други често използвани материали са [[германий]], [[галиев арсенид]], [[силициев карбид]]. Повечето полупроводникови материали са кристални, но съществуват и аморфни или течни полупроводници, като смесите на [[арсен]], [[селен]] и [[телур]], както и [[Органичен полупроводник|органични полупроводници]]. Общото за всички тези вещества са междинните стойности на специфичната електропроводимост и нейната бърза промяна в зависимост от температурата, както и възможността за [[отрицателно диференциално съпротивление]].
 
== Общи свойства на полупроводниците ==
#По своята електропроводимост (при стайна температура) чистите полупроводници заемат средно място между проводниците и диелектриците.
#Прибавянето на нищожен процент примеси извънредно силно повишава проводимостта им.
#Температурата особено силно влияе върху електрическото съпротивление на полупроводниците. За разлика от металите те имат отрицателен температурен коефициент на съпротивление.
#Механизмът на електропроводимостта на полупроводниците се различава качествено от този на металите. При металите токоносители са само електроните, а при полупроводниците - – електроните и електронните [[дупки]].
 
== Принцип на протичане на ток през полупроводници ==
[[File:Зонови диаграми.svg|мини|350px|Енергийни зонови диаграми на метали, полуметали, полупроводници и изолатори (диелектрици).]]
Електричните свойства на полупроводниците не могат да бъдат обяснени напълно със законите на [[класическа механика|класическата физика]], а чрез [[квантова механика|квантовата механика]] и по специално - – със зонната теория.
 
В атома електроните обикалят около ядрото по твърде сложни орбити. При движението им центробежната сила се уравновесява със силата на привличане между положителното ядро и отрицателните електрони. Намирайки се на дадена орбита, електроните притежават точно определена [[енергия]]. Енергията на електрона е неговата основна характеристика, която обуславя поведението му в твърдото тяло.
 
Между енергийните зони има интервали, които не могат да се заемат от електроните на даден елемент и се наричат забранени зони.
 
В полупроводниковата техника интерес представляват само двете най-горни енергийни зони - – валентната зона и зоната на проводимостта и забранената зона между тях. Електроните във валентната зона имат сравнително малка енергия, която не им позволява да се откъснат от атома. Необходима е енергия, която е по-голяма от широчината на забранената зона за да се откъснат и преминат в зоната на проводимостта. Тоест, ако повишим [[температура]]та на тялото, ще повишим и енергията му. Така, някои електрони от валентната зона ще отидат в зоната на проводимостта - – т.е. те се превръщат в свободни електрони, които определят електричната проводимост на веществото. Затова електропроводимостта на полупроводниците расте с температурата.
 
Твърдите тела се разделят на проводници, полупроводници и [[диелектрик|диелектрици]] въз основа на широчината на забранената зона. Колкото широчината на забранената зона е по-голяма, толкова по-трудно валентните електрони се откъсват от атомите и се превръщат в свободни електрони.
== Проводимост ==
=== Собствена проводимост на полупроводниците ===
Чистият полупроводник, в който няма [[примес]]и, се нарича собствен полупроводник, а проводимостта му - – собствена. Това означава също, че броят на свободните електрони, породени при топлинното движение, е равен на броя на [[дупки]]те.
 
n<sub>i</sub>=p<sub>i</sub>
 
=== Примесна проводимост ===
Собствената проводимост на полупроводниците може да се подобри, като се извърши дотиране с тривалентни или петвалентни атоми, които нарушават решетъчния строеж на кристала. В резултат на дотирането се появяват свободни електрони или дупки, с което чувствително се повишава проводимостта. В зависимост от валентността на примесите, с които става дотирането, се различават [[електронна проводимост|електронна]] (или n-проводимост) и [[дупчеста проводимост|дупчеста]] (p-проводимост).
 
==== Дупчеста проводимост ====
{{основна|Дупчеста проводимост}}
[[File:P type semiconductor.png|мини|Дупчеста проводимост]]
p-проводимост се получава чрез въвеждане (дотиране) на тривалентни примеси (акцептори) - – в кристалната решетка се образуват "дупки"„дупки“. Когато в един полупроводников кристал (типично от [[силиций]] (Si) или [[германий]] (Ge), които са от IV група) част от атомите в решетката са заменени от атоми от III група (предимно индий (In), бор (В), галий (Ga), алуминий (Al)), на тези места се образуват три ковалентни връзки между [[електрон]]ите на елемента от 3-та група и атомите около него. Остава един атом от полупроводниковия кристал, който не образува ковалентна връзка, а остава свободен. За да се образува ковалентна връзка трябва един електрон от друго място да запълни "дупката"„дупката“. Този електрон може да се е откъснал от полупроводников атом, което довежда до ново "незаето"„незаето“ място. Така започва един процес на запълване и отваряне на нови "дупки"„дупки“. Този процес се нарича дупчеста проводимост.
 
==== Електронна проводимост ====
{{основна|Електронна проводимост}}
[[File:N type semiconductor.png|мини|Електронна проводимост]]
n-проводимост се получава чрез въвеждане на петвалентни примеси (донори) - – в кристала се получават свободни електрони. Антимон (Sb), арсен (As), фосфор (Р) се използват като петвалентни донори.
 
Въпреки дотирането полупроводниците остават електронеутрални.
== pn-преход ==
{{основна|p-n преход}}
Ако в един и същ полупроводник се създадат две съседни области с различна проводимост, едната дупчеста, другата електронна, се получава pn-преход. По своята същност той представлява граничната зона между областта с n-проводимост и областта с p-проводимост. Ако към pn-прехода се приложи постоянно напрежение, като отрицателният полюс контактува с p-зоната, а положителният - – с n-зоната, ще се изтеглят още заредени частици и запиращия слой ще се разшири. При прилагане на напрежение с обратен поляритет, заредените частици ще проникнат в запиращия слой и така pn-прехода ще се обогати с токоносители.
 
== Значение ==