chất bán dẫn là gì

By Admin 05/09/2023 0

Đây là 1 trong những nội dung bài viết cơ phiên bản. Nhấn nhập trên đây nhằm hiểu thêm vấn đề.

Bạn đang xem: chất bán dẫn là gì

Bách khoa toàn thư ngỏ Wikipedia

Vật lý vật hóa học dừng tụ
Pha · Chuyển trộn * QCP

Trạng thái vật chất

Chất rắn · Chất lỏng · Chất khí · Ngưng tụ Bose–Einstein · Khí Bose · Ngưng tụ Fermion · Khí Fermi · Chất lỏng Fermi · Siêu rắn · Siêu lỏng * Tinh thể thời gian

Hiện ứng pha

Tham số loại bậc · Chuyển pha

Pha năng lượng điện tử

Lý thuyết vùng tích điện * Plasma * Cấu trúc dải năng lượng điện tử · Chất cơ hội điện · Chất cơ hội năng lượng điện Mott · Chất buôn bán dẫn · Bán kim loại · Chất dẫn điện · Chất siêu dẫn · Hiệu ứng nhiệt độ điện · gí điện · Sắt điện

Hiệu ứng năng lượng điện tử

Hiệu ứng Hall lượng tử · Hiệu ứng Hall spin · Hiệu ứng Kondo

Pha từ

Nghịch từ · Siêu nghịch tặc từ
Thuận từ · Siêu thuận từ
Sắt từ · Phản Fe từ
Metamagnet · Spin glass

Giả hạt

Phonon · Exciton · Plasmon
Polariton · Polaron · Magnon

Vật hóa học mềm

Chất rắn vô đánh giá * Hệ keo · Vật liệu hạt · Tinh thể lỏng · Polyme

Nhà khoa học

Maxwell · Einstein · Onnes * Laue * Bragg * Van der Waals · Debye · Bloch · Onsager · Mott · Peierls · Landau · Luttinger · Anderson · Bardeen · Cooper · Schrieffer · Josephson · Kohn · Kadanoff · Fisher và nhiều người không giống...
  • x
  • t
  • s

Xem thêm: ship là gì

Chất buôn bán dẫn (tiếng Anh: Semiconductor) là hóa học với độ dẫn điện tại mức trung gian lận thân thuộc hóa học dẫn năng lượng điện và hóa học cơ hội năng lượng điện. Chất buôn bán dẫn hoạt động và sinh hoạt như 1 hóa học cơ hội năng lượng điện ở nhiệt độ phỏng thấp và với tính dẫn năng lượng điện ở nhiệt độ phỏng chống. Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" bám theo nghĩa Hán Việt Có nghĩa là một nửa), vì như thế hóa học này hoàn toàn có thể dẫn năng lượng điện ở một ĐK nào là bại liệt, hoặc ở một ĐK không giống sẽ không còn dẫn năng lượng điện. Tính buôn bán dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi Khi với tạp hóa học, những tạp hóa học không giống nhau hoàn toàn có thể tạo nên tính buôn bán dẫn không giống nhau. Trường thích hợp nhị hóa học buôn bán dẫn không giống nhau được gắn kèm với nhau, nó tạo nên một tờ xúc tiếp. Các đặc điểm của những phân tử đem năng lượng điện như electron, những ion và lỗ rỗng năng lượng điện tử nhập lớp xúc tiếp này là hạ tầng nhằm tạo ra diode, bóng buôn bán dẫn và những trang bị năng lượng điện tử tiến bộ thời nay.

Các trang bị buôn bán dẫn tạo nên hàng loạt những đặc điểm hữu ích như hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh chiều và lối đi của dòng sản phẩm năng lượng điện bám theo một phía không giống, thay cho thay đổi năng lượng điện trở nhờ độ sáng hoặc nhiệt độ. Vì những trang bị buôn bán dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi đặc điểm trải qua tạp hóa học hoặc độ sáng hoặc nhiệt độ, nên bọn chúng thông thường được dùng để làm không ngừng mở rộng, đóng góp ngắn ngủi mạch năng lượng điện hoặc quy đổi tích điện.

Quan điểm tiến bộ người tớ người sử dụng vật lý cơ lượng tử nhằm phân tích và lý giải những đặc điểm buôn bán dẫn trải qua sự hoạt động của những phân tử đem năng lượng điện nhập cấu tạo tinh ma thể.[1] Tạp hóa học thực hiện thay cho thay đổi đáng chú ý đặc điểm này của hóa học buôn bán dẫn. Nếu người tớ trộn tạp hóa học và tạo nên nhiều lỗ rỗng rộng lớn nhập hóa học buôn bán dẫn người tớ gọi là hóa học buôn bán dẫn loại p, ngược lại nếu như tạo nên nhiều electron hoạt động tự tại rộng lớn nhập hóa học buôn bán dẫn người tớ gọi là hóa học buôn bán dẫn loại n. Việc trộn tỷ trọng đúng đắn những tạp hóa học đôi khi phối hợp những loại hóa học buôn bán dẫn p-n cùng nhau tớ hoàn toàn có thể tạo nên những linh phụ kiện năng lượng điện tử với tỷ trọng hoạt động và sinh hoạt đúng đắn cực kỳ cao.

Nguyên tố silicon, germani và những thích hợp hóa học của gallium được dùng rộng thoải mái nhất thực hiện hóa học buôn bán dẫn trong số linh phụ kiện năng lượng điện tử.[2]

Ứng dụng thực tiễn thứ nhất của hóa học buôn bán dẫn là nhập năm 1904 với máy Cat's-whisker detector (tạm dịch là "máy tìm hiểu râu mèo") với cùng một diode buôn bán dẫn tinh ma khiết. Sau bại liệt nhờ việc trở nên tân tiến của thuyết vật lý cơ lượng tử người tớ sẽ khởi tạo đi ra bóng buôn bán dẫn năm 1947 và mạch tích thích hợp thứ nhất năm 1958.[3]

Các tinh thể silic là những vật tư buôn bán dẫn thông dụng nhất được dùng trong vi năng lượng điện tử và quang điện .

Khoa học tập vật tư tiến bộ tiếp tục phân phát xuất hiện chất buôn bán dẫn hữu cơ và nó đang sẵn có được những phần mềm những bước đầu tiên, này là diode phân phát quang đãng hữu cơ (OLED), pin mặt mũi trời hữu cơ (Organic solar cell) và transistor ngôi trường hữu cơ (OFET).

Thuộc tính[sửa | sửa mã nguồn]

Độ dẫn năng lượng điện biến hóa đổi[sửa | sửa mã nguồn]

Chất buôn bán dẫn ở tình trạng ngẫu nhiên của bọn chúng là hóa học dẫn năng lượng điện xoàng xĩnh vì như thế dòng sản phẩm năng lượng điện đòi hỏi dòng sản phẩm năng lượng điện tử và hóa học buôn bán dẫn với dải hóa trị của bọn chúng được lấp đẫy, ngăn ngừa dòng sản phẩm nhập của electron mới nhất. Có một số trong những chuyên môn được trở nên tân tiến được cho phép những vật tư buôn bán dẫn hoạt động và sinh hoạt tựa như vật tư dẫn năng lượng điện. Những sửa thay đổi này còn có nhị kết quả: loại n và loại p. Chúng thứu tự kể tới sự quá hoặc thiếu hụt năng lượng điện tử. Một con số năng lượng điện tử ko thăng bằng tiếp tục khiến cho một dòng sản phẩm năng lượng điện chạy qua loa vật tư.[4]

Dị thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các dị thể xẩy ra Khi nhị vật tư buôn bán dẫn trộn tạp không giống nhau được nối cùng nhau. Ví dụ, một thông số kỹ thuật hoàn toàn có thể bao hàm p-pha tạp và n-pha tạp germanium. Như vậy dẫn tới sự trao thay đổi năng lượng điện tử và lỗ rỗng trong những vật tư buôn bán dẫn trộn tạp không giống nhau. Germanium trộn tạp n sẽ sở hữu được quá electron và Germanium trộn tạp p sẽ sở hữu được rất nhiều lỗ rỗng. Sự quy đổi xẩy ra cho tới Khi đạt được tình trạng thăng bằng vì như thế một quy trình gọi là tái ngắt thích hợp, khiến cho những electron dịch chuyển kể từ loại n xúc tiếp với những lỗ dịch chuyển kể từ loại p. Một thành phầm của quy trình này là những ion tích năng lượng điện, dẫn theo cảm giác năng lượng điện ngôi trường.[4][5]

Electron kích thích[sửa | sửa mã nguồn]

Sự khác lạ về năng lượng điện thế bên trên vật tư buôn bán dẫn tiếp tục khiến cho nó tách ngoài tình trạng thăng bằng nhiệt độ và tạo nên biểu hiện ko thăng bằng. Như vậy reviews những electron và lỗ rỗng cho tới khối hệ thống, tương tác trải qua một quy trình gọi là khuếch nghiền xung xung quanh. Bất cứ lúc nào thăng bằng nhiệt độ bị đảo lộn nhập vật tư buôn bán dẫn, con số lỗ rỗng và năng lượng điện tử tiếp tục thay cho thay đổi. Sự loại gián đoạn vì vậy hoàn toàn có thể xẩy ra tự sự chênh nghiêng nhiệt độ phỏng hoặc photon, hoàn toàn có thể đột nhập nhập khối hệ thống và tạo nên những electron và lỗ rỗng. Quá trình tạo nên và tự động bỏ electron và lỗ rỗng được gọi là mới và tái ngắt tổng hợp.[4]

Phát xạ nhẹ[sửa | sửa mã nguồn]

Trong một số trong những hóa học buôn bán dẫn chắc chắn, những electron bị kích ứng hoàn toàn có thể thư giãn và giải trí bằng phương pháp phân phát đi ra độ sáng thay cho tạo nên nhiệt độ.[6] Những hóa học buôn bán dẫn này được dùng trong những việc sản xuất những diode phân phát sáng sủa và những chấm lượng tử huỳnh quang đãng.

Độ dẫn nhiệt độ cao[sửa | sửa mã nguồn]

Chất buôn bán dẫn với tính dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn có thể được dùng nhằm tản nhiệt độ và nâng cao quản lý và vận hành nhiệt độ của trang bị năng lượng điện tử.[7]

Chuyển thay đổi tích điện nhiệt[sửa | sửa mã nguồn]

Chất buôn bán dẫn với những nhân tố tích điện nhiệt độ năng lượng điện rộng lớn thực hiện cho tới bọn chúng hữu ích trong số máy phân phát nhiệt độ năng lượng điện, cũng như các số liệu nhiệt độ năng lượng điện cao thực hiện cho tới bọn chúng hữu ích trong số cỗ làm giảm nhiệt độ nhiệt độ năng lượng điện.[8]

Hiệu ứng ngôi trường (bán dẫn)[sửa | sửa mã nguồn]

Khi phối hợp nhị lớp p-n cùng nhau điều này dẫn theo việc trao thay đổi năng lượng điện bên trên lớp xúc tiếp p-n. Các năng lượng điện tử kể từ n tiếp tục đem thanh lịch lớp p và ngược lại những lỗ rỗng lớp p đem thanh lịch lớp n tự quy trình dung hòa về năng lượng điện. Một thành phầm của quy trình này là làm công việc ion tích năng lượng điện, tạo nên một năng lượng điện ngôi trường.[1][9]

Vùng tích điện nhập hóa học buôn bán dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

Tính hóa học dẫn năng lượng điện của những vật tư rắn được phân tích và lý giải nhờ lý thuyết vùng tích điện. Như tớ biết, năng lượng điện tử tồn bên trên nhập nguyên vẹn tử bên trên những nút tích điện loại gián đoạn (các tình trạng dừng). Nhưng nhập hóa học rắn, Khi tuy nhiên những nguyên vẹn tử phối hợp lại cùng nhau trở thành những khối, thì những nút tích điện này bị phủ lên nhau, và trở nên những vùng tích điện và sẽ sở hữu được thân phụ vùng chủ yếu, bại liệt là:

Cấu trúc tích điện của năng lượng điện tử nhập mạng nguyên vẹn tử của hóa học buôn bán dẫn. Vùng hóa trị được lấp đẫy, trong những khi vùng dẫn rỗng. Mức tích điện Fermi nằm tại vị trí vùng rỗng tích điện.
  • Vùng hóa trị (Valence band): Là vùng với tích điện thấp nhất bám theo thang tích điện, là vùng tuy nhiên năng lượng điện tử bị links mạnh với nguyên vẹn tử và ko vui nhộn.
  • Vùng dẫn (Conduction band): Vùng với nút tích điện tối đa, là vùng tuy nhiên năng lượng điện tử tiếp tục vui nhộn (như những năng lượng điện tử tự động do) và năng lượng điện tử ở vùng này được xem là năng lượng điện tử dẫn, Có nghĩa là hóa học sẽ sở hữu được năng lực dẫn năng lượng điện Khi với năng lượng điện tử tồn bên trên trên vùng dẫn. Tính dẫn năng lượng điện tăng Khi tỷ lệ năng lượng điện tử bên trên vùng dẫn tăng.
  • Vùng cấm (Forbidden band): Là vùng nằm trong lòng vùng hóa trị và vùng dẫn, không tồn tại nút tích điện nào là vì thế năng lượng điện tử ko thể tồn bên trên trên vùng cấm. Nếu buôn bán dẫn trộn tạp, hoàn toàn có thể xuất hiện nay những nút tích điện nhập vùng cấm (mức trộn tạp). Khoảng cơ hội thân thuộc lòng vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị gọi là phạm vi vùng cấm, hoặc tích điện vùng cấm (Band Gap). Tùy bám theo phạm vi vùng cấm rộng lớn hoặc nhỏ tuy nhiên hóa học hoàn toàn có thể là dẫn năng lượng điện hoặc ko dẫn năng lượng điện.

Như vậy, tính dẫn năng lượng điện của những hóa học rắn và đặc điểm của hóa học buôn bán dẫn hoàn toàn có thể phân tích và lý giải một cơ hội giản dị nhờ lý thuyết vùng tích điện như sau:

với: là hằng số, là phạm vi vùng cấm. Trong khi, tính dẫn của hóa học buôn bán dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi nhờ những kích ứng tích điện không giống, ví như độ sáng. Khi thắp sáng, những năng lượng điện tử tiếp tục hấp phụ tích điện kể từ photon, và hoàn toàn có thể nhảy lên vùng dẫn nếu như năng lượng vừa đủ rộng lớn. Đây đó là nguyên vẹn nhân dẫn tới sự thay cho thay đổi về đặc điểm của hóa học buôn bán dẫn bên dưới tính năng của độ sáng (quang-bán dẫn).

Bán dẫn trộn tạp[sửa | sửa mã nguồn]

Chất buôn bán dẫn loại p (bán dẫn dương) với tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group III, dẫn năng lượng điện đa số vì như thế những lỗ rỗng (viết tắt cho tới chữ giờ đồng hồ Anh positive, tức thị dương). Khi bại liệt, lỗ rỗng là phân tử vận tải năng lượng điện cơ phiên bản (hay nhiều số), electron là phân tử vận tải năng lượng điện ko cơ phiên bản hoặc thiểu số).

Chất buôn bán dẫn loại n (bán dẫn âm - negative) với tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group V, những nguyên vẹn tử này người sử dụng 4 electron tạo nên links và một electron lớp bên ngoài links từ từ với nhân, đấy đó là những electron dẫn chủ yếu. Khi bại liệt, electron là phân tử vận tải năng lượng điện cơ phiên bản (hay nhiều số), lỗ rỗng là phân tử vận tải năng lượng điện ko cơ phiên bản (hay thiểu số).

Chất buôn bán dẫn ko suy biến hóa là hóa học với mật độ phân tử dẫn không đảm bảo, hóa học buôn bán dẫn với mật độ tạp hóa học to hơn 1020 nguyên vẹn tử/cm³ được gọi là buôn bán dẫn suy biến hóa và với đặc điểm tựa như sắt kẽm kim loại bởi vậy nó dẫn năng lượng điện đảm bảo chất lượng, tích điện của phân tử dẫn tự tại nhập hóa học buôn bán dẫn suy biến hóa ko tùy theo nhiệt độ phỏng.

Có thể phân tích và lý giải một cơ hội giản dị về buôn bán dẫn trộn tạp dựa vào lý thuyết vùng tích điện như sau: Khi trộn tạp, tiếp tục xuất hiện nay những nút trộn tạp nằm trong vùng cấm, chủ yếu những nút này làm cho electron dễ dàng và đơn giản đem lên vùng dẫn hoặc lỗ rỗng dễ dàng và đơn giản dịch chuyển xuống vùng hóa trị nhằm tạo ra tính dẫn của vật tư. Vì thế, chỉ việc trộn tạp với nồng độ cực kỳ nhỏ cũng thực hiện thay cho thay đổi rộng lớn đặc điểm dẫn năng lượng điện của hóa học buôn bán dẫn.

Xem thêm: quỹ etf là gì

Công cụ buôn bán dẫn điện[sửa | sửa mã nguồn]

  • Diode
  • Transistor
  • MOSFET

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Dẫn điện
  • Cách điện
  • Siêu dẫn
  • Chất buôn bán dẫn hữu cơ

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a b “Feynman, Richard (1963). Feynman Lectures on Physics. Basic Books”.
  2. ^ “"Silicon Semiconductor". http://call1.epizy.com/. Truy lục 2017-02-15. Liên kết ngoài nhập (trợ giúp) |website=”.
  3. ^ “Shockley, William (1950). Điện tử và lỗ rỗng nhập hóa học buôn bán dẫn: với những phần mềm cho tới năng lượng điện tử buôn bán dẫn. RE Krieger Pub. Công ty ISBN 0-88275-382-7”.
  4. ^ a b c Neamen, Donald. “Semiconductor Physics and Devices” (PDF). Elizabeth A. Jones.
  5. ^ Feynman, Richard (1963). Feynman Lectures on Physics. Basic Books.
  6. ^ By Abdul Al-Azzawi. "Light and Optics: Principles and Practices." 2007. ngày 4 mon 3 năm năm nhâm thìn.
  7. ^ Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018). “Experimental observation of high thermal conductivity in boron arsenide”. Science: eaat5522. doi:10.1126/science.aat5522.
  8. ^ “How tự thermoelectric coolers (TECs) work?”. marlow.com. Bản gốc tàng trữ ngày 14 mon 12 năm 2017. Truy cập ngày 7 mon 5 năm 2016.
  9. ^ “Neamen, Donald. "Vật lý buôn bán dẫn và thiết bị" (PDF). Elizabeth A. Jones”.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Wikimedia Commons nhận thêm hình hình họa và phương tiện đi lại truyền đạt về Chất buôn bán dẫn.