Полупроводник

Полупроводник - это материал, который в одних случаях будет проводить электричество, но не в других. Хорошие электрические проводники, как медь или серебро, легко позволяют электричеству протекать через них. Материалы, которые блокируют поток электричества, такие как резина или пластик, называются изоляторами. Изоляторы часто используются для защиты людей от поражения электрическим током. Как следует из названия, полупроводник не проводит так же хорошо, как и проводник. Кремний является наиболее используемым полупроводником, но также используется арсенид галлия.

Добавлением различных атомов в кристаллическую решетку (решетку) полупроводника изменяется его проводимость путем изготовления полупроводников n-типа и p-типа. Кремний является наиболее важным коммерческим полупроводником, хотя используются и многие другие. Их можно изготавливать в транзисторы, которые представляют собой небольшие усилители. Транзисторы используются в компьютерах, мобильных телефонах, цифровых аудиоплеерах и многих других электронных устройствах.

Как и другие твердые тела, электроны в полупроводниках могут иметь энергию только в определенных диапазонах (т.е. в диапазонах энергетических уровней) между энергией основного состояния, соответствующей электронам, тесно связанным с атомными ядрами материала, и энергией свободного электрона, которая является энергией, необходимой для того, чтобы электрон полностью ушел из материала.

Полупроводниковые электронные компоненты

История

Полупроводники изучались в лабораториях еще в 1830-х годах. В 1833 году Майкл Фарадей экспериментировал с сульфидом серебра. Он обнаружил, что при нагревании материала он лучше проводит электричество. Это была противоположность тому, как действовала медь. Когда медь нагревается, она проводит меньше электричества. Ряд других ранних экспериментаторов открыли другие свойства полупроводников. В 1947 году в лаборатории Белла в Нью-Джерси был изобретен транзистор. Это привело к разработке интегральных схем, которые питают практически все электронные устройства сегодня.

Полупроводниковый допинг

Допинг

Допинг - это процесс добавления небольшой примеси в чистый полупроводник для изменения его электрических свойств. Слегка и умеренно легированные полупроводники называются посторонними. Полупроводник, легированный до такого высокого уровня, что он действует больше как проводник, чем полупроводник, называют дегенератом. Большинство полупроводниковых приборов изготовлены из кристаллов кремния. Чистый кремний имеет мало пользы, но легированный кремний является основой для большинства полупроводников. Кремниевая долина была названа в честь большого количества полупроводниковых стартап-компаний, которые были там расположены.

Полупроводники сегодня

Сегодня полупроводники используются далеко и далеко. Полупроводники можно найти практически в каждом электронном устройстве. Настольные компьютеры, Интернет, планшетные устройства, смартфоны - все это было бы невозможно без полупроводников. Полупроводники могут быть изготовлены в очень точные переключатели с небольшим количеством напряжения. Напряжение, в котором полупроводник не нуждается, может быть передано на другие электрические компоненты устройства. Полупроводники также могут быть сделаны очень маленькими, и многие из них могут поместиться в довольно маленькую схему. Так как они могут быть сделаны настолько малыми, электрические устройства сегодня могут быть сделаны тонкими и легкими без ущерба для вычислительной мощности. Некоторые из доминирующих компаний в полупроводниковом бизнесе являются Intel Corporation, Samsung Electronics, TSMC, Qualcomm и Micron Technology.

Связанные страницы

Вопросы и ответы

В: Что такое полупроводник?

О: Полупроводник - это материал, который в одних случаях проводит электричество, а в других - нет. Он не проводит электричество так же хорошо, как хорошие проводники, такие как медь или серебро, и не блокирует поток электричества, как изоляторы, такие как резина или пластик.

В: Что такое полупроводники n-типа и p-типа?

О: Полупроводники n-типа и p-типа создаются путем добавления различных атомов в кристаллическую решетку (сетку) полупроводника, что изменяет его проводимость.

В: Для чего используется кремний?

О: Кремний является самым важным коммерческим полупроводником, из него можно делать транзисторы - небольшие усилители, используемые в компьютерах, мобильных телефонах, цифровых аудиоплеерах и многих других электронных устройствах.

В: Какие еще материалы используются в качестве полупроводников?

О: Помимо кремния, в качестве полупроводника также используется арсенид галлия.

В: Как ведут себя электроны в твердом материале?

О: Электроны в твердых материалах могут иметь энергию только в определенных диапазонах (т.е. диапазонах энергетических уровней) между энергией основного состояния, соответствующей электронам, прочно связанным с атомными ядрами материала, и энергией свободного электрона, которая является энергией, необходимой для того, чтобы электрон полностью покинул материал.

В: Почему изоляторы часто используются для защиты людей от поражения электрическим током?

О: Изоляторы блокируют поток электричества, поэтому их можно использовать для защиты людей от поражения электрическим током, предотвращая прохождение через них электрического тока.

В: Как работают транзисторы?

О: Транзисторы работают как небольшие усилители, которые принимают входной сигнал и усиливают его, прежде чем выдать на выходе сигнал более высокого уровня, чем тот, что был изначально.