półprzewodniki
 
Encyklopedia
półprzewodniki,
fiz. klasa ciał stałych o oporze elektrycznym właściwym pośrednim między oporem dielektryków i metali, zawierającym się w granicach 107–10–6 Ω · m;
cechą charakterystyczną półprzewodników jest silna zależność przewodnictwa elektrycznego od warunków zewnętrznych (temperatury, napromieniowania, pól elektrycznych i in.), przy czym (odwrotnie niż w przypadku metali) przewodnictwo półprzewodników rośnie ze wzrostem temperatury. Według pasmowej teorii ciała stałego w temperaturze 0 K pasmo walencyjne półprzewodników jest całkowicie wypełnione elektronami i pole elektryczne nie może zmienić ani położenia, ani pędu poszczególnych elektronów, a więc wywołać przepływu prądu elektrycznego; aby elektron mógł uczestniczyć w przepływie prądu, musi zostać przeniesiony do pasma przewodnictwa (następnego pasma pustego lub niecałkowicie zapełnionego), oddzielonego od pasma walencyjnego tzw. pasmem wzbronionym (przerwą energetyczną); ilość energii potrzebna do przeniesienia elektronu w półprzewodniku z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa wynosi od 2 · 10–3 do 3 eV (wielkość przerwy energetycznej). Zatem już w temperaturze pokojowej pewna liczba elektronów zostaje przeniesiona do pasma przewodnictwa; liczba ta rośnie ze wzrostem temperatury. Nośnikami ładunku, biorącymi udział w przepływie prądu w półprzewodniku, są — oprócz elektronów — tzw. dziury (powstają w pasmie walencyjnym w wyniku przejścia elektronów z tego pasma do pasma przewodnictwa), które zachowują się jak cząstki o elementarnym ładunku dodatnim. O wartości przewodnictwa właściwego decyduje zarówno koncentracja, jak i ruchliwość nośników ładunku. Rozróżnia się półprzewodniki samoistne, niezawierające domieszek, i półprzewodniki domieszkowe; w półprzewodnikach samoistnych przewodnictwo zależy tylko od liczby elektronów przeniesionych z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa (i dziur pozostawionych przez nie w pasmie walencyjnym); w półprzewodnikach domieszkowych zależy ono głównie od ilości i rodzaju domieszek, tj. obcych atomów (lub defektów sieci), które albo dostarczają elektronów do pasma przewodnictwa (donor), albo wychwytują elektrony z pasma walencyjnego pozostawiając tam dziury (akceptor); półprzewodniki o przewadze domieszek donorowych są nazywane półprzewodnikami typu n (przewodnictwo głównie elektronowe), półprzewodniki o przewadze domieszek akceptorowych — półprzewodnikami typu p (przewodnictwo głównie dziurowe). Stosując celowe i kontrolowane wprowadzanie domieszek do półprzewodników (domieszkowanie) można wpływać zarówno na wartość, jak i na typ przewodnictwa. Typowymi półprzewodnikami są substancje o wiązaniach kowalencyjnych (ciało stałe), zarówno pierwiastki (np. krzem, german, selen), jak związki chemiczne (np. arsenek galu, antymonek galu, węglik krzemu).
Półprzewodniki są otrzymywane w postaci monokrystalicznej lub polikrystalicznej (spieki i cienkie warstwy). Znajdują zastosowanie w elektronice (złącza prostujące diody, tranzystory, układy scalone itp.); najszersze zastosowanie mają: krzem, arsenek galu, a także german.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia