chất bán dẫn là gì

Đây là một trong nội dung bài viết cơ bạn dạng. Nhấn vô trên đây nhằm hiểu thêm vấn đề.

Bách khoa toàn thư banh 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 chào bán dẫn · Bán kim loại · Chất dẫn điện · Chất siêu dẫn · Hiệu ứng sức nóng điện · sít 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 ngợm 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 chào bán dẫn (tiếng Anh: Semiconductor) là hóa học sở hữu 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 chào bán dẫn sinh hoạt như 1 hóa học cơ hội năng lượng điện ở sức nóng phỏng thấp và sở hữu tính dẫn năng lượng điện ở sức nóng phỏng chống. Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" theo gót nghĩa Hán Việt Tức là một nửa), vì như thế hóa học này rất có thể dẫn năng lượng điện ở một ĐK này tê liệt, hoặc ở một ĐK không giống sẽ không còn dẫn năng lượng điện. Tính chào bán dẫn rất có thể thay cho thay đổi khi sở hữu tạp hóa học, những tạp hóa học không giống nhau rất có thể tạo ra tính chào bán dẫn không giống nhau. Trường hợp ý nhì hóa học chào bán dẫn không giống nhau được gắn kèm với nhau, nó dẫn đến 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 vô lớp xúc tiếp này là hạ tầng nhằm tạo ra diode, bóng chào bán dẫn và những tranh bị năng lượng điện tử tân tiến ngày này..

Các tranh bị chào bán dẫn mang đến hàng loạt những đặc điểm hữu ích như rất có thể kiểm soát và điều chỉnh chiều và lối đi của dòng sản phẩm năng lượng điện theo gót một phía không giống, thay cho thay đổi năng lượng điện trở nhờ độ sáng hoặc sức nóng. Vì những tranh bị chào bán dẫn rất có thể thay cho thay đổi đặc điểm trải qua tạp hóa học hoặc độ sáng hoặc sức nóng, nên bọn chúng thông thường được dùng để làm không ngừng mở rộng, đóng góp ngắt mạch năng lượng điện hoặc quy đổi tích điện.

Xem thêm: từ vựng về thời tiết

Quan điểm tân tiến người tao người sử dụng vật lý cơ lượng tử nhằm lý giải những đặc điểm chào bán dẫn trải qua sự vận 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 điểm này của hóa học chào bán dẫn. Nếu người tao trộn tạp hóa học và dẫn đến nhiều lỗ rỗng rộng lớn vô hóa học chào bán dẫn người tao gọi là hóa học chào bán dẫn loại p, ngược lại nếu như dẫn đến nhiều electron vận động tự tại rộng lớn vô hóa học chào bán dẫn người tao gọi là hóa học chào bán dẫn loại n. Việc trộn tỷ trọng đúng chuẩn những tạp hóa học mặt khác phối hợp những loại hóa học chào bán dẫn p-n cùng nhau tao rất có thể dẫn đến những linh phụ kiện năng lượng điện tử với tỷ trọng sinh hoạt đúng chuẩn đặc biệt cao.

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

Ứng dụng thực tiễn thứ nhất của hóa học chào bán dẫn là vô năm 1904 với máy Cat's-whisker detector (tạm dịch là "máy dò thám râu mèo") với 1 diode chào bán dẫn tinh ma khiết. Sau tê liệt nhờ việc trở nên tân tiến của thuyết vật lý cơ lượng tử người tao đang được dẫn đến bóng chào bán dẫn năm 1947 và mạch tích hợp ý thứ nhất năm 1958.[3]

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

Khoa học tập vật tư tân tiến đang được trị sinh ra chất chào bán dẫn hữu cơ và nó đang sẵn có được những phần mềm bước đầu tiên, này đó là diode trị 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 trở thành đổi[sửa | sửa mã nguồn]

Chất chào bán dẫn ở hiện trạng bất ngờ 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 chào bán dẫn sở hữu dải hóa trị của bọn chúng được lấp chan chứa, ngăn ngừa dòng sản phẩm vô của electron mới mẻ. Có một vài chuyên môn được trở nên tân tiến được chấp nhận những vật tư chào bán dẫn sinh hoạt tương tự vật tư dẫn năng lượng điện. Những sửa thay đổi này còn có nhì kết quả: loại n và loại p. Chúng theo thứ tự nhắc đến việc 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 chuyện vật tư.[4]

Dị thể[sửa | sửa mã nguồn]

Các dị thể xẩy ra khi nhì vật tư chào bán dẫn trộn tạp không giống nhau được nối cùng nhau. Ví dụ, một thông số kỹ thuật rất có thể bao hàm p-pha tạp và n-pha tạp germanium. Vấn đề này dẫn đến việc trao thay đổi năng lượng điện tử và lỗ rỗng Một trong những vật tư chào bán dẫn trộn tạp không giống nhau. Germanium trộn tạp n sẽ sở hữu quá electron và Germanium trộn tạp p sẽ sở hữu rất nhiều lỗ rỗng. Sự quy đổi xẩy ra cho tới khi đạt được hiện trạng thăng bằng vày một quy trình gọi là tái mét hợp ý, 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, 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 chào bán dẫn tiếp tục khiến cho nó tách ngoài hiện trạng thăng bằng sức nóng và dẫn đến hiện tượng ko thăng bằng. Vấn đề này trình làng những electron và lỗ rỗng mang lại khối hệ thống, tương tác trải qua một quy trình gọi là khuếch giã xung xung quanh. Bất cứ lúc nào thăng bằng sức nóng bị đảo lộn vô vật tư chào bán dẫn, con số lỗ rỗng và năng lượng điện tử tiếp tục thay cho thay đổi. Sự loại gián đoạn vì vậy rất có thể xẩy ra vì thế sự chênh nghiêng sức nóng phỏng hoặc photon, rất có thể đột nhập vô khối hệ thống và dẫn đến những electron và lỗ rỗng. Quá trình dẫn đến và tự động bỏ electron và lỗ rỗng được gọi là mới và tái mét tổng hợp.[4]

Phát xạ nhẹ[sửa | sửa mã nguồn]

Trong một vài hóa học chào bán dẫn chắc chắn, những electron bị kích ứng rất có thể thư giãn và giải trí bằng phương pháp trị đi ra độ sáng thay cho dẫn đến sức nóng.[6] Những hóa học chào bán dẫn này được dùng trong các việc sản xuất những diode trị sáng sủa và những chấm lượng tử huỳnh quang đãng.

Độ dẫn sức nóng cao[sửa | sửa mã nguồn]

Chất chào bán dẫn sở hữu tính dẫn sức nóng cao rất có thể được dùng nhằm tản sức nóng và nâng cao quản lý và vận hành sức nóng của tranh bị năng lượng điện tử.[7]

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

Chất chào bán dẫn sở hữu những nhân tố tích điện sức nóng năng lượng điện rộng lớn thực hiện mang lại bọn chúng hữu ích trong số máy trị sức nóng năng lượng điện, cũng giống như các số liệu sức nóng năng lượng điện cao thực hiện mang lại bọn chúng hữu ích trong số cỗ làm giảm nhiệt độ sức nóng năng lượng điện.[8]

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

Khi phối hợp nhì 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 trả quý phái lớp p và ngược lại những lỗ rỗng lớp p trả quý phái lớp n vì thế quy trình dung hòa 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 chào bán dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

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

Cấu trúc tích điện của năng lượng điện tử vô mạng vẹn toàn tử của hóa học chào bán dẫn. Vùng hóa trị được lấp chan chứa, trong lúc vùng dẫn rỗng. Mức tích điện Fermi nằm tại vị trí vùng rỗng tích điện.
  • Vùng hóa trị (Valence band): Là vùng sở hữu tích điện thấp nhất theo gót thang tích điện, là vùng tuy nhiên năng lượng điện tử bị link mạnh với vẹn toàn tử và ko sinh động.
  • Vùng dẫn (Conduction band): Vùng sở hữu nút tích điện tối đa, là vùng tuy nhiên năng lượng điện tử tiếp tục sinh động (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 sở hữu năng lực 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 nút tích điện này bởi vậy năng lượng điện tử ko thể tồn bên trên trên vùng cấm. Nếu chào bán dẫn trộn tạp, rất có thể xuất hiện tại những nút tích điện vô 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 theo gót phạm vi vùng cấm rộng lớn hoặc nhỏ tuy nhiên hóa học rất 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 chào bán dẫn rất 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. Trong khi, tính dẫn của hóa học chào bán dẫn rất 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 rất có thể nhảy lên vùng dẫn nếu như năng số lượng vừa đủ rộng lớn. Đây đó là vẹn toàn nhân dẫn đến việc thay cho thay đổi về đặc điểm của hóa học chào bán dẫn bên dưới tính năng của độ sáng (quang-bán dẫn).

Bán dẫn trộn tạp[sửa | sửa mã nguồn]

Chất chào bán dẫn loại p (bán dẫn dương) sở hữu tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group III, dẫn năng lượng điện hầu hết vày những lỗ rỗng (viết tắt mang lại chữ giờ đồng hồ Anh positive, tức thị dương). Khi tê liệt, lỗ rỗng là phân tử vận tải năng lượng điện cơ bạn dạng (hay nhiều số), electron là phân tử vận tải năng lượng điện ko cơ bạn dạng hoặc thiểu số).

Xem thêm: trường đại học tài chính ngân hàng hà nội

Chất chào bán dẫn loại n (bán dẫn âm - negative) sở hữu tạp hóa học là những yếu tố nằm trong group V, những vẹn toàn tử này người sử dụng 4 electron tạo ra link và một electron lớp bên ngoài link từ từ với nhân, đấy đó là những electron dẫn chủ yếu. Khi tê liệt, electron là phân tử vận tải năng lượng điện cơ bạn dạng (hay nhiều số), lỗ rỗng là phân tử vận tải năng lượng điện ko cơ bạn dạng (hay thiểu số).

Chất chào bán dẫn ko suy trở thành là hóa học sở hữu mật độ phân tử dẫn không tốt, hóa học chào bán dẫn sở hữu mật độ tạp hóa học to hơn 1020 vẹn toàn tử/cm³ được gọi là chào bán dẫn suy trở thành và sở hữu đặc điểm tương tự sắt kẽm kim loại chính vì vậy nó dẫn năng lượng điện chất lượng tốt, tích điện của phân tử dẫn tự tại vô hóa học chào bán dẫn suy trở thành ko tùy thuộc vào sức nóng phỏng.

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

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

  • Diode
  • Transistor
  • MOSFET

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

  • Dẫn điện
  • Cách điện
  • Siêu dẫn
  • Chất chào 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 vô (trợ giúp) |website=”.
  3. ^ “Shockley, William (1950). Điện tử và lỗ rỗng vô hóa học chào bán dẫn: với những phần mềm mang lại năng lượng điện tử chào 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 vì thế 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 chào bán 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 chào bán dẫn.