Semikonduktor

Silikon adalah semikonduktor yang paling banyak digunakan

Apa itu semikonduktor atau bahan semikonduktor?

Itu semikonduktor atau bahan semikonduktor Ini adalah elemen yang melakukan fungsi driver atau isolator secara selektif, tergantung pada kondisi eksternal yang menjadi sasarannya, seperti suhu, tekanan, radiasi dan medan magnetik atau listrik.

Pada tabel periodik, elemen semikonduktor hadir, di antaranya silikon, germanio, selenium, kadmium, aluminium, gallium, boron, India dan karbon menonjol. Semikonduktor adalah padatan kristal dengan konduktivitas listrik rata -rata, sehingga dapat digunakan secara dulur sebagai pengemudi dan isolator.

Jika mereka digunakan sebagai konduktor, dalam kondisi kondisi tertentu memungkinkan sirkulasi arus listrik, tetapi hanya dalam arti tertentu. Selain itu, mereka tidak memiliki konduktivitas setinggi logam konduktif.

Semikonduktor digunakan dalam aplikasi elektronik, terutama untuk pembuatan komponen seperti transistor, dioda dan sirkuit terintegrasi. Mereka juga digunakan sebagai aksesori atau suplemen sensor optik, seperti laser solid state, dan beberapa perangkat daya untuk sistem transmisi tenaga listrik.

Saat ini, jenis elemen ini digunakan untuk perkembangan teknologi di bidang telekomunikasi, kontrol sinyal dan sistem pemrosesan, baik dalam aplikasi domestik dan industri.

Jenis semikonduktor

Ada berbagai jenis bahan semikonduktor, tergantung pada kotoran yang mereka sajikan dan respons fisiknya terhadap rangsangan lingkungan yang berbeda.

Semikonduktor intrinsik

Mereka adalah unsur -unsur yang struktur molekulnya terdiri dari satu jenis atom. Di antara jenis semikonduktor intrinsik ini adalah Silicon dan Germanio.

Struktur molekul semikonduktor intrinsik adalah tetrahedral; yaitu, memiliki ikatan kovalen antara empat atom di sekitarnya, seperti yang disajikan pada gambar di bawah ini.

Setiap atom semikonduktor intrinsik memiliki 4 elektron valensi; yaitu, 4 elektron yang mengorbit di lapisan terluar setiap atom. Pada gilirannya, masing -masing elektron ini membentuk tautan ke elektron yang berdekatan.

Dengan cara ini, setiap atom memiliki 8 elektron di lapisannya yang paling superfisial, yang membentuk penyatuan padat antara elektron dan atom yang membentuk jaringan kristal.

Karena konfigurasi ini, elektron tidak mudah bergerak di dalam struktur. Dengan demikian, dalam kondisi standar, semikonduktor intrinsik berperilaku sebagai isolator.

Dapat melayani Anda: 7 mainan yang bekerja dengan panas yang paling luar biasa

Namun, konduktivitas semikonduktor intrinsik naik setiap kali suhu meningkat, karena beberapa elektron valensi menyerap energi panas dan terpisah dari ikatan.

Elektron ini menjadi elektron bebas dan, jika mereka diarahkan dengan benar oleh perbedaan potensial listrik, mereka dapat berkontribusi pada sirkulasi arus dalam jaringan kristal.

Dalam hal ini, elektron bebas melompat ke pita penggerak dan diarahkan ke kutub positif dari sumber potensial (misalnya, misalnya).

Pergerakan elektron Valencia menginduksi ruang hampa dalam struktur molekul, yang diterjemahkan menjadi efek yang mirip dengan yang akan menghasilkan beban positif pada sistem, sehingga mereka dianggap sebagai pembawa beban positif.

Kemudian, ada efek terbalik, karena beberapa elektron dapat jatuh dari pita penggerak ke lapisan Valencia melepaskan energi dalam proses, yang disebut rekombinasi.

Semikonduktor ekstrinsik

Mereka dibentuk dengan memasukkan kotoran dalam konduktor intrinsik; yaitu, melalui penggabungan elemen trivalen atau pentavalen.

Proses ini dikenal sebagai doping dan bertujuan untuk meningkatkan konduktivitas bahan, untuk meningkatkan sifat fisik dan listrik dari ini.

Dengan mengganti atom semikonduktor intrinsik dengan atom komponen lain, dua jenis semikonduktor ekstrinsik dapat diperoleh, yang dirinci di bawah ini.

Jenis semikonduktor hal

Dalam hal ini, pengotor adalah elemen semikonduktor trivalen; yaitu, dengan tiga (3) elektron di lapisan valensi.

Elemen penyusup dalam struktur disebut elemen doping. Contoh elemen ini untuk semikonduktor tipe P adalah boron (b), gallium (GA) atau India (dalam).

Tidak memiliki elektron valencia untuk membentuk empat ikatan kovalen dari semikonduktor intrinsik, semikonduktor tipe -p memiliki ruang hampa di tautan yang hilang.

Di atas membuat bagian elektron yang bukan milik jaringan kristal melalui pembawa kargo positif itu.

Karena beban positif dari tautan ikatan, jenis konduktor ini dipanggil dengan huruf "p" dan, akibatnya, diakui sebagai akseptor elektron.

Aliran elektron melalui lubang ikatan menghasilkan arus listrik yang bersirkulasi ke arah yang berlawanan dengan arus yang berasal dari elektron bebas.

Dapat melayani Anda: diagram alur data

Tipe N Semikonduktor

Elemen penyusup dalam konfigurasi diberikan oleh elemen pentavalent; yaitu, mereka yang memiliki lima (5) elektron di pita Valencia.

Dalam hal ini, kotoran yang dimasukkan ke dalam semikonduktor intrinsik adalah elemen seperti fosfor (P), antimon (SB) atau arsenik (AS).

Dopan memiliki elektron valencia tambahan yang, tidak memiliki ikatan kovalen untuk bergabung, secara otomatis bebas untuk bergerak melalui jaringan kristal.

Di sini, arus listrik beredar melalui material berkat surplus elektron gratis yang disediakan oleh dopante. Oleh karena itu, semikonduktor tipe N dianggap sebagai donor elektron.

Karakteristik semikonduktor

Semikonduktor dicirikan oleh fungsi ganda, efisiensi energi, keragaman aplikasi dan biaya rendah. Karakteristik semikonduktor yang paling menonjol dirinci di bawah ini:

• Respons Anda (driver atau isolasi) dapat bervariasi tergantung pada sensitivitas elemen terhadap pencahayaan, medan listrik dan medan magnet lingkungan.
• Jika semikonduktor mengalami suhu rendah, elektron akan tetap bersatu di pita Valencia dan, oleh karena itu, elektron bebas tidak akan muncul untuk sirkulasi arus listrik. Di sisi lain, jika semikonduktor terpapar suhu tinggi, getaran termal dapat mempengaruhi soliditas ikatan kovalen atom elemen, yang merupakan elektron bebas untuk konduksi listrik.
• Konduktivitas semikonduktor bervariasi tergantung pada proporsi kotoran atau elemen doping dalam semikonduktor intrinsik. Misalnya, jika 10 atom boron dimasukkan dalam satu juta atom silikon, proporsi itu meningkatkan konduktivitas senyawa seribu kali, dibandingkan dengan konduktivitas silikon dalam keadaan murni.
• Konduktivitas semikonduktor bervariasi dalam interval antara 1 dan 10^-6 S.cm^-1, Tergantung pada jenis elemen kimia yang digunakan.
• Semikonduktor komposit atau ekstrinsik dapat menyajikan sifat optik dan listrik yang jauh lebih tinggi daripada sifat semikonduktor intrinsik. Contoh dari aspek ini adalah Gallium arseniuro (GaAs), yang sebagian besar digunakan dalam frekuensi radio dan penggunaan aplikasi optolektronik lainnya.

Aplikasi semikonduktor

Peralatan rumah tangga

Semikonduktor hadir di perangkat elektronik yang kami gunakan dalam kehidupan sehari -hari kami, sebagai peralatan garis coklat seperti televisi, pemutar video, peralatan suara; komputer dan ponsel.

Dapat melayani Anda: pemrograman dinamis: karakteristik, contoh, keuntungan, kerugian

elektronik

Semikonduktor banyak digunakan sebagai bahan baku dalam perakitan elemen elektronik yang merupakan bagian dari kehidupan kita sehari -hari, seperti sirkuit terintegrasi.

Salah satu elemen utama dari sirkuit terintegrasi adalah transistor. Perangkat ini memenuhi fungsi menyediakan sinyal output (osilasi, diperkuat atau diperbaiki) sesuai dengan sinyal input tertentu.

Dioda sirkuit elektronik

Selain itu, semikonduktor juga merupakan bahan utama dari dioda yang digunakan dalam sirkuit elektronik untuk memungkinkan saluran arus listrik dalam satu arti.

Untuk desain dioda, gusi semikonduktor ekstrinsik tipe P dan tipe N terbentuk. Saat bergantian operator dan donor elektron, mekanisme keseimbangan antara kedua area diaktifkan.

Dengan demikian, elektron dan lubang kedua area terintegrasi dan dilengkapi jika perlu. Ini terjadi dalam dua cara:

• Transfer elektron zona n tipe z terjadi. Zona n n memperoleh zona beban yang dominan positif.
• Langkah pembawa elektron dari zona P ke zona tipe N disajikan. Zona p memperoleh beban yang dominan negatif.

Akhirnya, medan listrik dibentuk yang menginduksi sirkulasi arus di satu sisi; yaitu, dari zona n ke zona p.

Perangkat lain

Selain itu, saat menggunakan kombinasi semikonduktor intrinsik dan ekstrinsik.

Jenis aplikasi ini berlaku di sirkuit terintegrasi seperti chip mikroproses yang menutupi sejumlah besar listrik.

Contoh semikonduktor

Silikon

Semikonduktor yang paling banyak digunakan dalam industri elektronik adalah Silicon (SI). Bahan ini hadir di perangkat yang membentuk sirkuit terintegrasi yang merupakan bagian dari hari kita.

Paduan Jermano dan Silikon

Paduan Germanio dan Silicio (SIGE) digunakan dalam sirkuit terintegrasi berkecepatan tinggi untuk radar dan amplifier instrumen listrik, seperti gitar listrik.

Gallium Arseniuro

Contoh lain dari semikonduktor adalah Gallium arseniuro (GaAs), banyak digunakan dalam amplifier sinyal, khususnya gain tinggi dan sinyal noise rendah.