chất bán dẫn là gì

By Admin 15/11/2023 0

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

Bách khoa toàn thư phanh Wikipedia

Bạn đang xem: chất bán dẫn là gì

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 phân phối 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

Chất phân phối dẫn (tiếng Anh: Semiconductor) là hóa học sở hữu độ dẫn điện ở tại mức trung gian tham thân mật hóa học dẫn năng lượng điện và hóa học cơ hội năng lượng điện. Chất phân phối dẫn sinh hoạt như 1 hóa học cơ hội năng lượng điện ở nhiệt độ phỏng thấp và sở hữu tính dẫn năng lượng điện ở nhiệt độ phỏng chống. Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" theo gót nghĩa Hán Việt Tức là một nửa), vì thế hóa học này hoàn toàn có thể dẫn năng lượng điện ở một ĐK nào là tê liệt, hoặc ở một ĐK không giống sẽ không còn dẫn năng lượng điện. Tính phân phối dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi khi sở hữu tạp hóa học, những tạp hóa học không giống nhau hoàn toàn có thể tạo ra tính phân phối dẫn không giống nhau. Trường phù hợp nhị hóa học phân phối dẫn không giống nhau được gắn kèm với nhau, nó dẫn đến một tấm xúc tiếp. Các đặc thù của những phân tử đem năng lượng điện như electron, những ion và lỗ trống không năng lượng điện tử vô lớp xúc tiếp này là hạ tầng nhằm tạo ra diode, bóng phân phối dẫn và những trang bị năng lượng điện tử tân tiến thời buổi này..

Các trang bị phân phối dẫn mang đến hàng loạt những đặc thù hữu ích như hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh chiều và lối đi của loại năng lượng điện theo gót một phía không giống, thay cho thay đổi năng lượng điện trở nhờ độ sáng hoặc nhiệt độ. Vì những trang bị phân phối dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi đặc thù trải qua tạp hóa học hoặc độ sáng hoặc nhiệt độ, nên bọn chúng thông thường được dùng làm không ngừng mở rộng, đóng góp ngắn ngủn mạch năng lượng điện hoặc quy đổi tích điện.

Xem thêm: công nghiệp hóa là gì

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

Nguyên tố silicon, germani và những phù hợp hóa học của gallium được dùng thoáng rộng nhất thực hiện hóa học phân phối dẫn trong những linh phụ kiện năng lượng điện tử.[2]

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

Các tinh thể silic là những vật tư phân phối dẫn thịnh hành nhất được dùng trong vi năng lượng điện tử và quang điện .

Khoa học tập vật tư tân tiến tiếp tục trừng trị xuất hiện chất phân phối dẫn hữu cơ và nó đang xuất hiện được những phần mềm những bước đầu tiên, này đó là diode trừng trị quang quẻ hữu cơ (OLED), pin mặt mày 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 phân phối dẫn ở hiện trạng bất ngờ của bọn chúng là hóa học dẫn năng lượng điện xoàng vì thế loại năng lượng điện đòi hỏi loại năng lượng điện tử và hóa học phân phối dẫn sở hữu dải hóa trị của bọn chúng được lấp lênh láng, ngăn ngừa loại vô của electron mới nhất. Có một số trong những nghệ thuật được trở nên tân tiến được cho phép những vật tư phân phối dẫn sinh hoạt tương tự 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 cân đối tiếp tục khiến cho một loại năng lượng điện chạy qua quýt vật tư.[4]

Dị thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các dị thể xẩy ra khi nhị vật tư phân phối 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 trống không trong những vật tư phân phối dẫn trộn tạp không giống nhau. Germanium trộn tạp n sẽ có được quá electron và Germanium trộn tạp p sẽ có được rất nhiều lỗ trống không. Sự quy đổi xẩy ra cho tới khi đạt được hiện trạng cân đối vì chưng một quy trình gọi là tái mét phù hợp, khiến cho những electron dịch rời kể từ loại n xúc tiếp với những lỗ dịch rời kể từ loại p. Một thành phầm của quy trình này là những ion tích năng lượng điện, kéo 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 phân phối dẫn tiếp tục khiến cho nó tách ngoài hiện trạng cân đối nhiệt độ và dẫn đến hiện tượng ko cân đối. Như vậy trình làng những electron và lỗ trống không mang lại khối hệ thống, tương tác trải qua một quy trình gọi là khuếch giã xung xung quanh. Bất cứ lúc nào cân đối nhiệt độ bị đảo lộn vô vật tư phân phối dẫn, con số lỗ trống không và năng lượng điện tử tiếp tục thay cho thay đổi. Sự loại gián đoạn như thế hoàn toàn có thể xẩy ra bởi sự chênh chênh chếch nhiệt độ phỏng hoặc photon, hoàn toàn có thể đột nhập vô khối hệ thống và dẫn đến những electron và lỗ trống không. Quá trình dẫn đến và tự động bỏ electron và lỗ trống không được gọi là mới và tái mét tổng hợp.[4]

Phát xạ nhẹ[sửa | sửa mã nguồn]

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

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

Chất phân phối dẫn sở hữu tính dẫn nhiệt độ cao hoàn toàn có thể được dùng nhằm tản nhiệt độ và nâng cấp vận hành nhiệt độ của trang bị năng lượng điện tử.[7]

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

Chất phân phối dẫn sở hữu những nguyên tố tích điện nhiệt độ năng lượng điện rộng lớn thực hiện mang lại bọn chúng hữu ích trong những máy trừng trị nhiệt độ năng lượng điện, cũng giống như những số liệu nhiệt độ năng lượng điện cao thực hiện mang lại bọn chúng hữu ích trong những cỗ làm giảm nhiệt độ nhiệt độ năng lượng điện.[8]

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

Khi phối kết hợp nhị lớp p-n cùng nhau điều này kéo 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 trả quý phái lớp p và ngược lại những lỗ trống không lớp p trả quý phái lớp n bởi quy trình hòa hợp về năng lượng điện. Một thành phầm của quy trình này là làm công việc ion tích năng lượng điện, dẫn đến một năng lượng điện ngôi trường.[1][9]

Vùng tích điện vô hóa học phân phối 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 vô nguyên vẹn tử bên trên những nấc tích điện loại gián đoạn (các hiện trạng dừng). Nhưng vô hóa học rắn, khi nhưng mà những nguyên vẹn tử phối kết hợp lại cùng nhau trở nên những khối, thì những nấc tích điện này bị phủ lên nhau, và trở nên những vùng tích điện và sẽ có được thân phụ vùng chủ yếu, tê liệt là:

Cấu trúc tích điện của năng lượng điện tử vô mạng nguyên vẹn tử của hóa học phân phối dẫn. Vùng hóa trị được lấp lênh láng, trong những khi vùng dẫn trống không. Mức tích điện Fermi nằm tại vị trí vùng trống không tích điện.
  • Vùng hóa trị (Valence band): Là vùng sở hữu tích điện thấp nhất theo gót thang tích điện, là vùng nhưng mà năng lượng điện tử bị links mạnh với nguyên vẹn tử và ko vui nhộn.
  • Vùng dẫn (Conduction band): Vùng sở hữu nấc tích điện tối đa, là vùng nhưng mà 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, Tức là hóa học sẽ có được tài năng dẫn năng lượng điện khi sở hữu 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 nấc tích điện nào là bởi vậy năng lượng điện tử ko thể tồn bên trên trên vùng cấm. Nếu phân phối dẫn trộn tạp, hoàn toàn có thể xuất hiện tại những nấc tích điện vô vùng cấm (mức trộn tạp). Khoảng cơ hội thân mật lòng vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị gọi là phạm vi vùng cấm, hoặc tích điện vùng cấm (Band Gap). Tùy theo gót phạm vi vùng cấm rộng lớn hoặc nhỏ nhưng mà 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 thù của hóa học phân phối dẫn hoàn toàn có thể phân tích và lý giải một cơ hội giản dị và đơn giản nhờ lý thuyết vùng tích điện như sau:

với: là hằng số, là phạm vi vùng cấm. Hình như, tính dẫn của hóa học phân phối dẫn hoàn toàn có thể thay cho thay đổi nhờ những kích ứng tích điện không giống, ví như độ sáng. Khi phát 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 thù của hóa học phân phối dẫn bên dưới thuộc tính của độ sáng (quang-bán dẫn).

Bán dẫn trộn tạp[sửa | sửa mã nguồn]

Chất phân phối dẫn loại p (bán dẫn dương) sở hữu tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group III, dẫn năng lượng điện đa số vì chưng những lỗ trống không (viết tắt mang lại chữ giờ Anh positive, tức là dương). Khi tê liệt, lỗ trống không là phân tử chuyên chở năng lượng điện cơ phiên bản (hay nhiều số), electron là phân tử chuyên chở năng lượng điện ko cơ phiên bản hoặc thiểu số).

Xem thêm: thất ngôn tứ tuyệt đường luật

Chất phân phối dẫn loại n (bán dẫn âm - negative) sở hữu tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group V, những nguyên vẹn tử này sử dụng 4 electron tạo ra links và một electron phần ngoài links thủng thẳng với nhân, đấy đó là những electron dẫn chủ yếu. Khi tê liệt, electron là phân tử chuyên chở năng lượng điện cơ phiên bản (hay nhiều số), lỗ trống không là phân tử chuyên chở năng lượng điện ko cơ phiên bản (hay thiểu số).

Chất phân phối dẫn ko suy biến hóa là hóa học sở hữu độ đậm đặc phân tử dẫn không tốt, hóa học phân phối dẫn sở hữu độ đậm đặc tạp hóa học to hơn 1020 nguyên vẹn tử/cm³ được gọi là phân phối dẫn suy biến hóa và sở hữu đặc thù tương tự như sắt kẽm kim loại chính vì vậy nó dẫn năng lượng điện đảm bảo chất lượng, tích điện của phân tử dẫn tự tại vô hóa học phân phối dẫn suy biến hóa ko tùy theo nhiệt độ phỏng.

Có thể phân tích và lý giải một cơ hội giản dị và đơn giản về phân phối dẫn trộn tạp dựa vào lý thuyết vùng tích điện như sau: Khi trộn tạp, tiếp tục xuất hiện tại những nấc trộn tạp trực thuộc vùng cấm, chủ yếu những nấc này tạo cho electron đơn giản dễ dàng trả lên vùng dẫn hoặc lỗ trống không đơn giản dễ dàng dịch rời xuống vùng hóa trị nhằm tạo ra tính dẫn của vật tư. Vì thế, chỉ việc trộn tạp với dung lượng vô cùng nhỏ cũng thực hiện thay cho thay đổi rộng lớn đặc thù dẫn năng lượng điện của hóa học phân phối dẫn.

Công cụ phân phối dẫn điện[sửa | sửa mã nguồn]

  • Diode
  • Transistor
  • MOSFET

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Dẫn điện
  • Cách điện
  • Siêu dẫn
  • Chất phân phối 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 vô (trợ giúp) |website=”.
  3. ^ “Shockley, William (1950). Điện tử và lỗ trống không vô hóa học phân phối dẫn: với những phần mềm mang lại năng lượng điện tử phân phối 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 bởi 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 phân phối dẫn và thiết bị" (PDF). Elizabeth A. Jones”.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Wikimedia Commons nhận thêm hình hình ảnh và phương tiện đi lại truyền đạt về Chất phân phối dẫn.