반도체 재료 예

전류를 전도하는 능력에 따라 재료는 도체, 절연체 및 반도체의 세 가지 범주로 나뉩니다. 전도체의 가장 두드러진 예는 구리 Cu, 알루미늄 Al 및은 Ag와 같은 금속입니다. 그리고 절연체의 폴리머와 유리. 세 번째 클래스는 반도체에 대해 설명합니다.

반도체의 전기적 특성은 절연체와 전도체의 특성 중 하나입니다.실리콘 Si 및 게르마늄 Ge는 다양한 전자 장치의 제조에 자주 사용되는 반도체의 잘 알려진 예입니다.. 반도체의 전기적 특성은 물질에 제어 된 양의 외래 원자를 추가하여 몇 배 정도 변경 될 수 있습니다.

반도체는 저온에서 절연체로 작동하지만 이것이 증가하면 도체로 작동합니다. 이러한 전도도의 이중성은 물질의 원자가 전자가 각각의 핵에 느슨하게 결합되어 있기 때문입니다. 원자이지만 충분하지는 않으므로 온도가 상승하면 원자가 원자 격자를 통해 순환 할 수 있습니다. 재료. 전자가 원자를 떠나 자마자 격자에서 순환하는 다른 전자로 채워질 수있는 구멍을 그 자리에 남깁니다.

이것은 마지막 레벨에서 4 개의 원자가 전자를 가진 앞서 언급 한 화학 원소 인 실리콘 Si와 게르마늄 Ge의 경우입니다. 반도체 재료에 에너지를 추가하기 위해 열 전달 외에도 빛이 적용될 수 있다는 점에 유의해야합니다.

반도체 재료의 거동을 더 잘 이해하기 위해 Theory of Bands가 사용됩니다.

밴드 이론

 개념 원자가 전자가 보유한 축적 된 에너지 인 발렌시아 밴드.

또한이 이론은 전도대 (Conduction Band)는 전자가 원자에서 철수해야하는 에너지입니다. 전도대에있는 전자는 두 지점 사이를 구동하는 전압이있는 경우 물질을 통해 순환 할 수 있습니다.

두 밴드를 기반으로 도체, 절연체, 반도체의 사례를 연구하여 후자에 대한 관점을 갖게 될 것입니다.

지휘자의 경우 발렌시아 밴드의 에너지는 전도대의 전자보다 큽니다. 밴드가 겹치고 많은 발렌시아 전자가 전도에 매우 쉽게 배치되므로 중간에서 순환하는 옵션이 있습니다.

반면 절연체의 경우 전도대의 에너지는 발렌시아 대역의 에너지보다 훨씬 큽니다.

여기에 발렌시아 밴드와 전도대 사이에 틈이있어서 발렌시아 전자가 비어있는 전도대에 접근 할 수 없습니다. 이것이 절연체가 전도하지 않는 이유입니다. 고온에서만 이러한 재료가 전도성을 가질 수 있습니다.

반도체의 경우 전도대는 여전히 발렌시아 대보다 크지 만 둘 사이의 간격은 상당히 작습니다. 에너지가 증가하면 발렌시아 전자가 전도대로 점프하여 매질을 순환 할 수 있습니다. 전자가 발렌시아 밴드에서 전도 밴드로 점프하면 발렌시아 밴드에 난자를 남깁니다. 이는 또한 전류의 운반자로 간주됩니다.

반도체에서는 음으로 하전 된 전자와 양으로 하전 된 정공이라는 두 가지 유형의 전류 캐리어가 구별됩니다.

반도체의 종류 

순도에 따라 두 가지 종류의 반도체가 있습니다. 순수한 상태의 반도체 재료는 Intrinsic Semiconductors로 알려져 있습니다. 순수하지만 백만 분의 1 입자처럼 미세한 비율의 불순물로 오염 된 Extrinsic Semiconductors가 있습니다.

이 오염 과정을 도핑이라고하며, 이는 두 가지 유형으로 나타납니다.

첫 번째 유형의 도핑은 유형 N입니다., 여기서 물질은 원자가 5 원자로 오염되었습니다., 인 P, Arsenic As 또는 Antimony Sb. 구조에 5가 전자를 포함함으로써 4가 원자는 안정적인 사이트를 찾지 않고 반도체 재료를 헤매도록 강요받습니다. 배치됩니다. 이러한 잘못된 전자 세트를 Majority Electrons라고합니다.

두 번째 유형의 도핑은 유형 P입니다., 여기서 반도체 재료는 원자가 3의 원자로 오염되었습니다.붕소 B, 갈륨 Ga 또는 인듐 인과 같은. 이 원자가 물질에 도입되면 전자가 가야 할 곳에 구멍이 남습니다. 구멍은 마치 양전하를 운반하는 것처럼 재료의 구조를 통해 쉽게 이동합니다. 이 경우 구멍은 주요 항공사입니다.

반도체 응용: 다이오드

다이오드는 두 개의 외부 반도체 결정체 (하나는 N 형이고 다른 하나는 P 형)의 결합으로 구성된 전자 부품입니다. 함께 결합되면 과잉 N 형 전자의 일부가 P 형 결정으로 전달되고 P 형 정공의 일부가 N 형 결정으로 전달됩니다. Transition Zone이라는 스트립이 교차점에서 생성되며, 이는 마치 전기장처럼 작동합니다. 영역 N에서 영역 P 로의 더 많은 전자와 영역 P에서 영역으로의 정공의 통과에 반대하는 장벽 엔.

다이오드가 배터리에 연결되면 순방향 바이어스와 역방향 바이어스의 두 가지 경우가 발생합니다.

Direct Polarization에서 양극은 크리스탈 P에 연결되고 음극은 크리스탈 N에 연결됩니다. 이것은 전이 영역을 훨씬 좁게 만들어 장벽을 깨고 전류의 자유로운 통과를 허용합니다. 이 상태에서 다이오드는 전도성입니다.

Reverse Polarization에서 양극은 크리스탈 N에 연결되고 음극은 크리스탈 P에 연결됩니다. 이것은 전이 영역을 훨씬 더 넓게 만들어 전류의 통과를 막는 장벽을 강화합니다. 이 경우 다이오드는 절연체입니다.

다이오드의 응용 분야는 다양합니다. 그러나 가장 널리 사용되는 애플리케이션은 정류기로 사용하는 애플리케이션입니다. 정류기는 정현파 교류 입력 신호를 동일한 감각을 가진 다른 신호로 변환하여 나중에 교류를 직류로 변환 할 수있는 시스템입니다. 전류를 정류하기 전에 전압 값을 낮추는 변압기가 사용됩니다.

반도체 재료의 예

주기율표에있는 그룹에 따라 다음은 반도체 요소의 몇 가지 예입니다.

그룹 IIIA: 붕소 B, 알루미늄 Al, 갈륨 Ga, 인듐 인.

그룹 VAT: 실리콘 Si, 게르마늄 Ge.

그룹 VA: 인 P, 비소 As, 안티몬 Sb.

그룹 VIA: 유황 S, 셀레늄 Se, 텔 루륨 Te.