Science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Wat is een elektrische halfgeleider?

Een elektrische halfgeleider is een materiaal met elektrische geleidbaarheid tussen die van een geleider (zoals koper) en een isolator (zoals glas).

Hier is een uitsplitsing:

Key Properties:

* geleidbaarheid: Halfgeleiders hebben een geleidbaarheid die tussenliggend is tussen geleiders en isolatoren. Dit betekent dat ze elektriciteit kunnen leiden, maar niet zo goed als metalen.

* Temperatuurafhankelijkheid: Hun geleidbaarheid neemt toe met temperatuur . Dit in tegenstelling tot metalen, waarvan de geleidbaarheid afneemt met de temperatuur.

* doping: Hun geleidbaarheid kan aanzienlijk worden gewijzigd door onzuiverheden toe te voegen (een proces dat doping wordt genoemd). Dit maakt het mogelijk om verschillende soorten halfgeleiders (N-type en P-type) mogelijk te maken.

Hoe ze werken:

* valentie -elektronen: Halfgeleiders hebben valentie -elektronen (buitenste elektronen) die losjes gebonden zijn aan het atoom.

* energiekloof: Er is een kleine energiekloof tussen de valentieband (waar elektronen normaal gesproken zich bevinden) en de geleidingsband (waar elektronen vrij kunnen bewegen).

* geleiding: Bij kamertemperatuur krijgen sommige valentie -elektronen voldoende energie om naar de geleidingsband te springen, waardoor een kleine hoeveelheid elektrische stroom kan stromen.

Soorten halfgeleiders:

* intrinsiek: Pure halfgeleiders met een kleine geleidbaarheid.

* Extrinsiek: Halfgeleiders met onzuiverheden toegevoegd om hun geleidbaarheid te beheersen.

* n-type: Gedopeerd met onzuiverheden die extra elektronen bijdragen, waardoor de geleidbaarheid toeneemt.

* P-type: Gedopeerd met onzuiverheden die "gaten" creëren (ontbrekende elektronen), waardoor de stroomstroom mogelijk is.

Belang:

Halfgeleiders vormen de basis van moderne elektronica. Ze worden gebruikt in:

* transistors: De bouwstenen van computers en andere elektronische apparaten.

* geïntegreerde circuits (ICS): Complexe circuits geëtst op halfgeleiderchips, verantwoordelijk voor de functionaliteit van computers, smartphones, enz.

* diodes: Gebruikt voor rectificatie (AC omzetten naar DC), schakelen en andere toepassingen.

* zonnecellen: Zonlicht omzetten in elektriciteit.

* sensoren: Detecteer veranderingen in temperatuur, licht, druk, etc.

Voorbeelden van halfgeleiders:

* Silicium (SI)

* Germanium (ge)

* Galliumarsenide (GaAs)

* Cadmium telluride (CDTE)

In eenvoudige bewoordingen:

Denk aan een halfgeleider zoals een gedeeltelijk gevulde waterpijp. Water (elektronen) kan er doorheen stromen, maar niet zo gemakkelijk als door een volledig volledige pijp (geleider). U kunt ook dingen aan de pijp toevoegen om het gemakkelijker of moeilijker te maken om water te laten stromen (doping).