וואָס זענען סעמיקאַנדאַקטערז? קעגנשטעל פון סעמיקאַנדאַקטערז

וואָס איז דער סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַל? וואָס זענען זייַן פֿעיִקייטן? וואָס איז די פיזיק פון סעמיקאַנדאַקטערז? ווי זענען זיי געבויט? וואָס איז קאַנדאַקטיוואַטי פון סעמיקאַנדאַקטערז? וואָס פיזיש ינדאַקייטערז טאָן זיי האָבן?

וואָס זענען גערופן סעמיקאַנדאַקטערז?

אַזוי דעזיגנייט קריסטאַליין מאַטעריאַלס וואָס טאָן ניט פירן עלעקטרע ווי געזונט ווי מעטאַל. אָבער נאָך דעם גראדן איז בעסער ווי די ינסאַלייטערז. אַזאַ קעראַקטעריסטיקס זענען רעכט צו דער נומער פון רירעוודיק קאַריערז. אויב מיר באַטראַכטן אין אַלגעמיין, דעמאָלט עס איז אַ שטאַרק אַטאַטשמאַנט צו די נוקליי. אבער ווען עטלעכע אַטאָמס, זאָגן, אַנטימאָני, וואָס האט אַ וידעפדיק פון עלעקטראָנס, זענען ינטראָודוסט אין די אָנפירער, דעם שטעלע וועט זיין קערעקטאַד. ווען ינדיאַם איז געניצט, עלעמענטן מיט אַ positive אָפּצאָל זענען באקומען. אַלע די פּראָפּערטיעס זענען וויידלי געניצט אין טראַנזיסטערז - ספּעציעל דעוויסעס וואָס קענען אַמפּלאַפיי, פאַרשפּאַרן אָדער פאָרן קראַנט אין איין ריכטונג. אויב מיר באַטראַכטן אַ נפּן-טיפּ עלעמענט, דעמאָלט מיר קענען טאָן אַ באַטייַטיק אַמפּלאַפייינג ראָלע וואָס איז ספּעציעל וויכטיק אין דער טראַנסמיסיע פון שוואַך סיגנאַלז.

קאָנסטרוקטיווע פֿעיִקייטן פון עלעקטריקאַל סעמיקאַנדאַקטערז

קאָנדוקטאָרס האָבן פילע פֿרייַ עלעקטראָנס. ינסולאַטאָרס טאָן ניט פּראַקטאַקלי האָבן זיי בייַ אַלע. סעמיקאָנדוקטאָרס אויך אַנטהאַלטן אַ זיכער נומער פון פֿרייַ עלעקטראָנס, און גאַפּס מיט אַ positive אָפּצאָל, וואָס זענען גרייט צו אָננעמען די פריי פּאַרטיקאַלז. און רובֿ ימפּאָרטאַנטלי - זיי אַלע געטראגן אַן עלעקטריש קראַנט. דער טיפּ פון נפּן טראַנסיסטאָר באטראכט פריער איז ניט אַ איין מעגלעך סעמיקאַנדאַקטער עלעמענט. אַזוי, עס זענען פּנפּ טראַנסיטאָרס, ווי געזונט ווי דייאָודז.

גערעדט וועגן די יענער בעקיצער, עס איז אַזאַ אַ עלעמענט אַז עס קענען יבערשיקן סיגנאַלז בלויז אין איין ריכטונג. אויך, די דייאָוד קענען בייַטן אַ אָלטערנייטינג קראַנט אין אַ קעסיידערדיק איינער. וואָס איז דער מעקאַניזאַם פון אַזאַ אַ טראַנספאָרמאַציע? און וואָס טוט ער מאַך בלויז אין איין ריכטונג? דעפּענדינג אויף ווו די קראַנט קומט פון, עלעקטראָניקס און אָומישאַנז קענען אָדער דייווערדזש אָדער טרעפן האַלבway. אין דער ערשטער פאַל, רעכט צו דער פאַרגרעסערן אין די ווייַטקייט, די צושטעלן פון די צושטעלן איז ינטעראַפּטיד, און דעריבער, די טראַנסמיסיע פון נעגאַטיוו וואָולטידזש קאַריערז איז געטאן בלויז אין איין ריכטונג, וואָס איז, די קאַנדאַקטיוואַטי פון סעמיקאַנדאַקטערז איז איין-סיידאַד. נאָך אַלע, די קראַנט קענען נאָר טראַנסמיטטעד אויב די קאַנסטאַטואַנט פּאַרטיקאַלז זענען נאָענט. און דאָס איז מעגלעך בלויז ווען די מאַכט איז סאַפּלייד פון איין זייַט. די טייפּס פון סעמיקאַנדאַקטערז עקסיסטירן און זענען אין נוצן אין דעם מאָמענט.

זאָנע סטרוקטור

די ילעקטריקאַל און אָפּטיש פּראָפּערטיעס פון קאָנדוקטאָרס זענען פארבונדן צו די פאַקט אַז ווען עלעקטראָנס פּלאָמבירן ענערגיע לעוועלס זיי זענען אפגעשיידט פון מעגלעך שטאַטן דורך אַ פאַרבאָטן באַנד. וואָס זענען זייַן פֿעיִקייטן? דער פאַקט איז אַז עס זענען קיין ענערגיע לעוועלס אין דער פאַרבאָטן זאָנע. מיט די הילף פון ימפּיוראַטיז און סטראַקטשעראַל חסרונות, דאָס קענען זייַן געביטן. די העכסטן פולפילד זאָנע איז גערופן די וואַלענסע באַנד. דעמאָלט גייט די סאַלווד, אָבער ליידיק. עס איז גערופן די קאַנדאַקשאַן באַנד. די פיזיק פון סעמיקאַנדאַקטערס איז אַ זייער טשיקאַווע טעמע, און אין די פראַמעוואָרק פון די אַרטיקל עס וועט זיין געזונט באדעקט.

די שטאַט פון עלעקטראָנס

פֿאַר דעם, קאַנסעפּס אַזאַ ווי די נומער פון די ערלויבט באַנד און די קוואַסימאָופּסטאַם זענען געניצט. די סטרוקטור פון דער ערשטער איז באשלאסן דורך די דיספּערסיאָן געזעץ. ער זאגט אַז די אָפענגיקייַט פון ענערגיע אויף קוואַסימאָוסטום ינפלואַנסיז עס. אַזוי, אויב די וואַלאַנס באַנד איז גאָר אָנגעפילט מיט עלעקטראָנס (וואָס פירן באַשולדיקונג אין סעמיקאַנדאַקטערז), דעריבער זיי זאָגן אַז עס זענען קיין עלעמענטאַר עקסיטיישאַנז אין עס. אויב פֿאַר עטלעכע סיבה עס איז קיין פּאַרטאַקאַל, עס מיטל אַז עס איז אַ דורכויס באפוילן קוואַסיפּאַרטיקלע - אַ פאָרן אָדער אַ לאָך. זיי זענען טשאַרדזשינג קאַריערז אין סעמיקאַנדאַקטערז אין די וואַלענסע באַנדע.

דענגערייט זאָנעס

די וואַלענסע באַנד אין אַ טיפּיש אָנפירער איז זעקספאָלד דידזשענערייט. דעם איז אָן גענומען אין חשבון די ומדריי-אָרביט ינטעראַקשאַן און נאָר ווען די קוואַסימאָוסטומום איז נול. עס קענען זיין שפּאַלטן אונטער דער זעלביקער צושטאַנד אין דאַבלי און קוואַדרופּלי דידזשענערייט זאָנעס. די ענערגיע ווייַטקייט צווישן זיי איז גערופן די ומדריי-אָרביט ספּליטינג ענערגיע.

ימפּוריטיעס און חסרונות אין סעמיקאַנדאַקטערז

זיי קענען זיין עלעקטריק ינאַקטיוו אָדער אַקטיוו. די נוצן פון די ערשטע מאכט עס מעגלעך צו באַקומען אַ פּלוס אָדער מינוס באַשולדיקונג אין האַלבקאָנדוקטאָרס, וואָס קענען זיין קאַמפּאַנסייטאַד דורך די אויסזען פון אַ לאָך אין די וואַלאַנס באַנד אָדער אַ עלעקטראָן אין די פירט זאָנע. ינאַקטיוו ימפּיוראַטיז זענען נייטראַל, און זיי האָבן לעפיערעך קליין ווירקונג אויף עלעקטראָניש פּראָפּערטיעס. דערצו, עס קענען אָפֿט זייַן פון וויכטיקייט איז די וואַלענטקייַט פון וואָס האָבן אַטאָמס וואָס נעמען אָנטייל אין די אָפּצאָל אַריבערפירן פּראָצעס, און די סטרוקטור פון די קריסטאַל לאַטאַס.

דעפּענדינג אויף די טיפּ און סומע פון ימפּיוראַטיז, די פאַרהעלטעניש צווישן די נומער פון האָלעס און עלעקטראָנס קענען בייַטן. דעריבער, סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַלס מוזן שטענדיק זיין קערפאַלי אויסגעקליבן אין סדר צו באַקומען די געבעטן רעזולטאַט. דעם איז פּריסטיד דורך אַ באַטייַטיק נומער פון חשבונות, און סאַבסאַקוואַנט יקספּעראַמאַנץ. פּאַרטיקאַלז, וואָס רובֿ רופן די הויפּט אָפּצאָל קאַריערז, זענען ניט-יקערדיק.

דאָוזינג די ימפּיוראַטיז אין סעמיקאַנדאַקטערז מאכט עס מעגלעך צו באַקומען דעוויסעס מיט די פארלאנגט פּראָפּערטיעס. דעפעקעס אין סעמיקאַנדאַקטערז קענען אויך זיין אין אַן ינאַקטיוו אָדער אַקטיוו עלעקטריקאַל שטאַט. וויכטיק דאָ זענען דיסלאָוקיישאַן, ינטערסטיטיאַל אַטאָם און פרייַ אָרט. ליקוויד און ניט-קריסטאַליין קאָנדוקטאָרס רעאַגירן אַנדערש צו ימפּיוראַטיז ווי קריסטאַליין קאָנדוקטאָרס. דער אַוועק פון אַ שטרענג סטרוקטור יווענטשאַוואַלי רעזולטאַטן אין די פאַקט אַז די דיספּלייסט אַטאָם נעמט אן אנדער וואַלענסע. עס וועט זיין אַנדערש פון די איין מיט וואָס עס טכילעס סאַטשערייץ זייַן קאַנעקשאַנז. אַטאָם עס ווערט אַנפּראַפיטאַבאַל צו געבן אָדער צוטשעפּען אַ עלעקטראָן. אין דעם פאַל, עס ווערט ינאַקטיוו, און דעריבער טומע סעמיקאַנדאַקטערז האָבן אַ גרויס געלעגנהייַט פון דורכפאַל. דעם פירט צו דעם פאַקט אַז מען קענען נישט טוישן די קאַנדאַקטיוואַטי טיפּ דורך דאָפּינג און שאַפֿן, למשל, אַ פּן קנופּ.

עטלעכע אַמאָרפאַס סעמיקאַנדאַקטערז קענען טוישן זייער עלעקטראָניש פּראָפּערטיעס אונטער די השפּעה פון דאָפּינג. אבער דאָס אַפּלייז צו זיי אַ פּלאַץ ווייניקער ווי קריסטאַליין. די סענסיטיוויטי פון אַמאָרפאַס יסודות צו צומיש קענען זיין ענכאַנסט דורך פּראַסעסינג. אין די סוף, איך ווילן צו טאָן אַז די רעכט צו די לאַנג און שווער ווערק ומענדיקייַט סעמיקאַנדאַקטערז זענען נאָך רעפּריזענטיד דורך אַ נומער פון רעזולטאַטן מיט גוט קעראַקטעריסטיקס.

די סטאַטיסטיק פון עלעקטראָניקס אין אַ סעמיקאַנדאַקטער

ווען עס איז אַ טהערמאָדינאַמיק יקוואַליבריאַם, די נומער פון האָלעס און עלעקטראָנס איז באשלאסן אויסשליסלעך דורך די טעמפּעראַטור פון די באַנדע סטרוקטור פּאַראַמעטערס און די קאַנסאַנטריישאַן פון ילעקטריקלי אַקטיוו ימפּיוראַטיז. ווען די פאַרהעלטעניש איז קאַלקיאַלייטאַד, עס איז אנגענומען אַז טייל פון די פּאַרטיקאַלז וועט זיין אין די קאַנדאַקשאַן באַנד (בייַ די אַקסעסעראָר אָדער דאָנער מדרגה). עס אויך נעמט אין חשבון די פאַקט אַז אַ טייל קענען פאַרלאָזן די וואַלענט טעריטאָריע, און עס זענען גאַפּס.

עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי

אין סעמיקאַנדאַקטערס, אין דערצו צו עלעקטראָנס, יאָן קענען שפּילן ווי טשאַרדזשינג קאַריערז. אבער זייער ילעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז גאָר לעגאַמרע אין רובֿ קאַסעס. ווי אַ ויסנעם, בלויז ייאַניק סופּערקאַנדאַקטערס קענען זיין ציטירט. אין האַלבקאָנדוקטאָרס עס זענען דרייַ הויפּט מעקאַניזאַמז פון עלעקטראָניש אַריבערפירן:

1. דער הויפּט זאָנע זאָנע. אין דעם פאַל, די עלעקטראָן קומט אין באַוועגונג רעכט צו אַ ענדערונג אין זייַן ענערגיע ין אַ ערלויבט געגנט.
2. כאַפּינג אַריבערפירן איבער לאָקאַלייזד שטאַטן.
3. פּאָלאַראָניק.

Exciton

א לאָך און אַ עלעקטראָן קענען פאָרעם אַ געבונדן שטאַט. עס איז גערופן די וואָניער-מאָטט עקסיטאָן. אין דעם פאַל די Photon ענערגיע, וואָס קאָראַספּאַנדז צו אַ אַבזאָרפּשאַן ברעג Falls אויף די מאַגנאַטוד פון די קאַפּלינג האַכלאָטע. מיט גענוג ינטענסיטי פון ליכט אין סעמיקאַנדאַקטערז קענען פֿאָרמירן אַ באַטייַטיק סומע פון עקססיטאָנס. ווי זייער קאַנסאַנטריישאַן ינקריסאַז, קאַנדאַנסיישאַן נעמט אָרט, און אַ עלעקטראָן לאָך פליסיק איז געשאפן.

ייבערפלאַך סעמיקאַנדאַקטער

די ווערטער דינען עטלעכע אַטאָמישע לייַערס, וואָס זענען ליגן לעבן דער גרענעץ פון די מיטל. ייבערפלאַך פּראָפּערטיעס אַנדערש זייַן פון פאַרנעם אָנעס. דער בייַזייַן פון די לייַערס דיסראַפּץ די טראַנסלאַטיאָנאַל סיממעטרי פון די קריסטאַל. דעם פירט צו אַזוי גערופענע ייבערפלאַך שטאַטן און פּאָלאַריטאָנס. דעוועלאָפּינג די טעמע פון די יענער, מיר זאָל אויך מיטטיילן וועגן ומדריי און וויבראַטיאָנאַל כוואליעס. ווייַל פון זייַן כעמיש טעטיקייט, די ייבערפלאַך איז באדעקט דורך אַ מייקראַסקאַפּיק שיכטע פון פרעמד מאַלאַקיולז אָדער אַטאָמס אַז אַדזשאַסטיד פון די סוויווע. זיי באַשטימען די פּראָפּערטיעס פון יענע עטלעכע אַטאָמישע לייַערס. גליק, די שאַפונג פון ולטראַהיגה וואַקוום טעכנאָלאָגיע, אין וואָס האַלבקאָנדוקטאָר יסודות זענען באשאפן, אַלאַוז אונדז צו קריגן און טייַנען אַ ריין ייבערפלאַך פֿאַר עטלעכע שעה, וואָס דורכויס אַפעקץ די קוואַליטעט פון די פּראָדוקטן.

Semiconductor. טעמפּעראַטור אַפעקץ קעגנשטעל

ווען די טעמפּעראַטור פון מעטאַלס ינקריסאַז, אַזוי טוט זייער קעגנשטעל. מיט סעמיקאַנדאַקטערז די פאַרקערט איז אמת - אונטער די זעלבע באדינגונגען דעם פּאַראַמעטער וועט פאַרמינערן. די פונט דאָ איז אַז די עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון קיין מאַטעריאַל (און דאָס קוואַליטעט איז ינווערזשעלי פּראַפּאָרשאַנאַל צו די קעגנשטעל) דעפּענדס אויף די אָפּצאָל פון די קראַנט קאַריערז, די גיכקייַט פון זייער באַוועגונג אין די עלעקטריש פעלד און זייער נומער אין איין גאַנצקייַט פון מאַטעריאַל באַנד.

אין סעמיקאַנדאַקטער עלעמענטן, ווי די טעמפּעראַטור ריסקס, די קאַנסאַנטריישאַן פון פּאַרטיקאַלז ינקריסאַז, רעכט צו דעם, די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי ינקריסיז, און די קעגנשטעל דיקריסאַז. איר קענען קאָנטראָלירן דעם אויב איר האָבן אַ פּשוט שטעלן פון יונג פיזיק און די נייטיק מאַטעריאַל - סיליציום אָדער גערמאַניום, איר קענען אויך נעמען אַ סעמיקאַנדאַקטער געמאכט פון זיי. פאַרגרעסערן די טעמפּעראַטור וועט רעדוצירן זייער קעגנשטעל. צו מאַכן זיכער דאָס, איר דאַרפֿן צו לאַגער אַרויף מיט מעסטן דעוויסעס וואָס וועט לאָזן איר צו זען אַלע ענדערונגען. דאָס איז אין אַלגעמיין פאַל. זאל ס קוק בייַ אַ פּאָר פון באַזונדער אָפּציעס.

קעגנשטעל און ילעקטראָוסטאַטיק ייאַנאַזיישאַן

דאָס איז רעכט צו דער טאַנאַלינג פון עלעקטראָניקס וואָס גייט דורך אַ זייער שמאָל שלאַבאַן, וואָס סאַפּלייז וועגן אַ הונדערט פון אַ מיקראָמעטער. עס איז ליגן צווישן די עדזשאַז פון די ענערגיע זאָנעס. זייַן אויסזען איז מעגלעך בלויז ווען די ענערגיע באַנדס זענען טילטיד, וואָס אַקערז בלויז אונטער דער השפּעה פון אַ שטאַרק עלעקטריש פעלד. ווען טאַנעלינג אַקערז (וואָס איז אַ קוואַנטום-מעטשאַניקאַל ווירקונג), די עלעקטראָניקס פאָרן דורך אַ שמאָל פּאָטענציעל שלאַבאַן, און זייער ענערגיע טוט נישט טוישן. דעם ינשורז אַ פאַרגרעסערן אין די קאַנסאַנטריישאַן פון אָפּצאָל קאַריערז, אין ביידע די קאַנדאַקטיוואַטי און וואַלענסע באַנדס. אויב מיר אַנטוויקלען דעם פּראָצעס פון ילעקטראָוסטאַטיק ייאַנאַזיישאַן, דעמאָלט אַ טונעל ברייקדאַון פון די סעמיקאַנדאַקטער קענען פּאַסירן. בעשאַס דעם פּראָצעס, די קעגנשטעל פון סעמיקאַנדאַקטערז וועט טוישן. עס איז ריווערסאַבאַל, און ווי באַלד ווי די עלעקטריק פעלד איז פארקערט אַוועק, אַלע פּראַסעסאַז וועט זיין געזונט.

קעגנשטעל און פּראַל ייאַנאַזיישאַן

אין דעם פאַל, די האָלעס און עלעקטראָנס זענען אַקסעלערייטיד ווי לאַנג ווי דער מיטל פֿרייַ וועג אונטער דער השפּעה פון אַ שטאַרק עלעקטריש פעלד ריטשאַז וואַלועס אַז בייַשטייַערן צו די ייאַנאַזיישאַן פון אַטאָמס און די בראָך פון איינער פון די קאָוואַלענט קייטן (די הויפּט אַטאָם אָדער טומע). שאָקל יאָניזאַטיאָן אַקשלי לאַוואַנייט-ווי, און טשאַרדזשינג קאַריערז מערן אין לאַווינע. אין דעם פאַל, ניי באשאפן האָלעס און עלעקטראָנס זענען אַקסעלערייטיד דורך עלעקטריק קראַנט. דער ווירקונג פון דעם קראַנט אין די לעצט רעזולטאַט איז געמערט דורך די פּראַל ייאַנאַזיישאַן קאָואַפישאַנט, וואָס איז גלייַך צו די נומער פון עלעקטראָן לאָך פּערז, וואָס זענען געשאפן דורך די אָפּצאָל טרעגער אויף איין אָפּשניט פון דעם דרך. דער אַנטוויקלונג פון דעם פּראָצעס לעסאָף פירט צו אַ לאַוואַנאַס ברייקדאַון פון די סעמיקאַנדאַקטער. די קעגנשטעל פון סעמיקאַנדאַקטערז אויך וועריז, אָבער, ווי אין די פאַל פון טונעל ברייקדאַון, איז ריווערסאַבאַל.

אַפּפּליקאַטיאָן פון סעמיקאַנדאַקטערז אין פיר

די ספּעציעל וויכטיקייט פון די עלעמענטן זאָל זיין אנגעוויזן אין קאָמפּיוטער טעכנאָלאָגיע. מיר האָבן כּמעט קיין צווייפל אַז איר וואָלט נישט זיין אינטערעסירט אין די קשיא פון וואָס סעמיקאַנדאַקטערז זענען, אויב עס איז נישט פֿאַר די פאַרלאַנג צו ינדיפּענדאַנטלי אַסעמבאַל אַ כייפעץ מיט זייער נוצן. עס איז מעגלעך צו ימאַדזשאַן די אַרבעט פון מאָדערן ריפרידזשערייטערז, טעלאַוויזשאַנז, קאָמפּיוטער מאָניטאָרס אָן האַלבקאָנדוקטאָרס. ניט אָן זיי און אַוואַנסירטע ויטאָמאָביל אַנטוויקלונג. זיי זענען אויך געניצט אין אַעראָספּאַסע ינזשעניעריע. צי איר פֿאַרשטיין וואָס סעמיקאַנדאַקטערס זענען, ווי וויכטיק זיי זענען? פון קורס, מיר קענען נישט זאָגן אַז דאָס איז די בלויז יראַפּלייסאַבאַל עלעמענטן פֿאַר אונדזער ציוויליזאַציע, אָבער זיי זאָל נישט זיין אַנדערעסטאַמייטיד אָדער.

די נוצן פון סעמיקאַנדאַקטערז אין פיר איז אויך רעכט צו אַ נומער פון סיבות, צווישן וועלכע די ברייט פּרעוואַלאַנס פון די מאַטעריאַלס פון וואָס זיי זענען געמאכט, און די יז פון פּראַסעסינג און באקומען די געוואלט רעזולטאַט, און אנדערע טעכניש פֿעיִקייטן וואָס האָבן געמאכט די ברירה פון סייאַנטיס וואָס האָבן דעוועלאָפּעד עלעקטראָניש טעכנאָלאָגיע.

מסקנא

מיר האָבן יגזאַמאַנד אין דעטאַל וואָס סעמיקאַנדאַקטערס זענען, ווי זיי אַרבעטן. זייער קעגנשטעל איז באזירט אויף קאָמפּלעקס פיזיקאָטשעמיקאַל פּראַסעסאַז. און מיר קענען געבנ צו וויסן אַז די פאַץ באשאפן אין דעם אַרטיקל טאָן ניט גאָר פֿאַרשטיין וואָס סעמיקאַנדאַקטערז זענען, פֿאַר די פּשוט סיבה אַז אַפֿילו וויסנשאַפֿט האט נישט געלערנט די ספּיסיפיקס פון זייער אַרבעט צו דער סוף. אבער מיר וויסן זייער יקערדיק פּראָפּערטיעס און טשאַראַקטעריסטיקס, וואָס לאָזן אונדז צו צולייגן זיי אין פיר. דעריבער, איר קענען זוכן פֿאַר סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַלס און עקספּערימענט מיט זיי זיך, זייַענדיק אָפּגעהיט. ווער ווייסט, אפֿשר אַ גרויס פאָרשער איז סלאַמבערינג אין איר ?!