A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A félvezetők olyan anyagok, amelyek fajlagos ellenállása a vezetők és a szigetelők közé esik. A félvezetők fajlagos elektromos vezetése közönséges hőmérsékleten 10−9 – 103 1/Ωcm, azaz gyengén vezetik az áramot, és nem jók szigetelőnek sem. Alacsony hőmérsékleten a félvezető szigetelőként viselkedik, de szobahőmérsékleten sajátvezetése van. Az ilyen anyagok másik jellemző tulajdonsága az ellenállása hőmérsékletfüggése. A félvezetők ellenállása a hőmérséklet növelésével exponenciálisan csökken, tehát elektromos ellenállásuk negatív hőmérsékleti együtthatóval (NTC) rendelkezik.
Típusai
Vannak elemi félvezető anyagok, amelyek tiszta állapotban rendelkeznek a fenti tulajdonságokkal: a germánium (Ge), a szilícium (Si) és a szelén (Se). A szilárd oldat típusú félvezetők: a gallium-arzenid (GaAs), alumínium-gallium-arzenid (AlGaAs), indium-gallium-arzenid (InGaAs), indium-antimonid (InSb), szilícium-karbid (SiC), ólom-tellurid (PbTe) stb. Néhány vegyület félvezető tulajdonságokat mutat: ólom-szulfid (PbS), a titán-oxid (TiO2) és a réz-oxid (Cu2O), műszaki nevén kuprox.
A félvezető jelleg egyes anyagokban célzott szennyezéssel, azaz dópolással befolyásolható. A dópolatlan formában is félvezető tulajdonságú anyagokat intrinszik félvezetőknek, a dópolás során félvezető jelleget öltő anyagokat extrinszik félvezetőknek nevezik.
Egyes alkalmazásokban, például a félvezetőiparban a szigetelőket gyakran nagy tiltott sávú félvezetőknek tekintik. Ez annyiban jogos elnevezés, hogy az intrinszik félvezetők és a szigetelők között nem húzható éles határ, csupán az alapján tehető különbség, hogy mely hőmérsékleten alakul ki bennük a tiltott sávon át termikus gerjesztés.
Fizikai jellemzői
A félvezetőknél a vegyértéksáv és a vezetési sáv közötti tiltott sáv mindössze pár elektronvolt szélességű (a germánium esetében 0,7 eV, a szilícium esetében 1,1 eV). Sok elektron már szobahőmérsékleten is rendelkezik akkora termikus energiával, hogy átugorjon a vezetési sávba, pozitív töltésű mozgékony elektronlyukat hagyva maga után. Így a vezetési sávban az elektronok, a vegyértéksávban pedig a lyukak képesek vezetni. A töltéshordozók kialakulása révén az anyag vezeti az elektromos áramot.
A germánium félvezetők maradékfeszültsége, élettartama, működési hőmérséklete alacsonyabb.
A félvezető ellenállásának csökkentése érdekében a félvezetőt adalékolják, dópolják. Az alkalmazott adalékatomnak eggyel több vagy kevesebb elektronja van, mint a félvezetőnek. Ha eggyel több, akkor negatív, n típusú félvezetőről beszélünk (az adalék atomokat pedig donornak nevezik), ellenkező esetben pozitív (p) típusúról (az adalékatomokat pedig akceptoroknak nevezik). Az n típusú félvezetőben már alacsony hőmérsékleten is az összes donor elveszít egy elektront, és ezek a vezetési sávba kerülnek, így növelve a vezetőképességet. P típusú félvezető esetében az akceptorok a vegyértéksávból megkötnek egy-egy elektront, így növelve a lyukak koncentrációját, és ezáltal növelve a vezetőképességet.
Alkalmazásai
Nanotechnológia |
---|
Fájl:
|
Szakterületek |
Anyagtudomány, Szilárdtestfizika, Atomfizika, Mezoszkopikus fizika, Felületfizika, Félvezetők |
Alapjelenségek |
Nanoszerkezet, Kvantumbezárás, Van Hove-szingularitás, Kétdimenziós elektrongáz, Ballisztikus vezetés, Önszerveződés, Alagúthatás |
Eljárások |
Nanolitográfia, Atomerő-mikroszkóp, Pásztázó alagútmikroszkóp, Pásztázó elektronmikroszkóp, Transzmissziós elektronmikroszkóp, Mágneses magrezonancia |
A Wikimédia Commons tartalmaz Nanotechnológia témájú médiaállományokat. |
A félvezetőket az elektronikában már több mint 50 éve használják. Belőlük épül fel az egyenirányító dióda, a tranzisztor, és még sok más elem (tirisztor, LED, fotodióda).
Manapság a félvezetőiparban többféle félvezető anyagot használnak, például szilíciumot, gallium-arzenidet (GaAs). Régebben a germánium félvezetők voltak az elterjedtebbek.
Forrásokszerkesztés
Szakkönyvekszerkesztés
- Ginsztler J., Hidasi B., Dévényi L. (2005): Alkalmazott anyagtudomány. 2. jav. kiad. - Egyetemi tankönyv, Műegyetemi Kiadó, Budapest
- Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices (5-Volume Set). American Scientific Publishers (2006). ISBN 1-58883-073-X
- Sze, Simon M.. Physics of Semiconductor Devices (2nd ed.). John Wiley and Sons (WIE) (1981). ISBN 0-471-05661-8
- Turley, Jim. The Essential Guide to Semiconductors. Prentice Hall PTR (2002). ISBN 0-13-046404-X
- Fundamentals of Semiconductors : Physics and Materials Properties. Springer (2004). ISBN 3-540-41323-5
- Sadao Adachi. The Handbook on Optical Constants of Semiconductors: In Tables and Figures. World Scientific Publishing (2012). ISBN 978-981-4405-97-3
- G. B. Abdullayev, T. D. Dzhafarov, S. Torstveit (Translator), Atomic Diffusion in Semiconductor Structures, Gordon & Breach Science Pub., 1987 ISBN 978-2-88124-152-9
Ismeretterjesztő weblapokszerkesztés
Jegyzetekszerkesztés
|
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.