Poluvodiči su klasa materijala koji imaju električnu vodljivost između vodiča i izolatora. Njihova jedinstvena električna svojstva čine ih kamenom temeljcem moderne elektronike, od jednostavnih kućanskih aparata do složenih superračunala. Kao dobavljač električne energije, iz prve sam ruke svjedočio značaju poluvodiča u raznim industrijama. U ovom blogu zadubit ću se u električna svojstva poluvodiča, istražujući njihovo ponašanje, primjenu i utjecaj koji imaju na naš svakodnevni život.
Osnovna električna svojstva poluvodiča
Provodljivost
Vodljivost poluvodiča nalazi se između vodiča, poput bakra, i izolatora, poput gume. Na temperaturi apsolutnoj nuli, čisti poluvodič djeluje kao izolator jer su svi elektroni čvrsto vezani za svoje atome. Međutim, kako se temperatura povećava, neki elektroni dobivaju dovoljno energije da se oslobode svojih atoma i postanu mobilni. Ti slobodni elektroni tada mogu provoditi struju.
Vodljivost poluvodiča također se može povećati dodavanjem nečistoća kroz proces koji se naziva dopiranje. Dopiranje uključuje uvođenje malih količina stranih atoma u rešetku poluvodiča. Postoje dvije vrste dopinga: n-tip i p-tip.
- N-tip dopinga: Kod dopiranja n-tipa dodaju se nečistoće s više valentnih elektrona nego atoma poluvodiča. Na primjer, u siliciju (koji ima četiri valentna elektrona), fosfor (koji ima pet valentnih elektrona) može se koristiti kao dopant. Dodatni elektron iz atoma fosfora postaje slobodni elektron, povećavajući vodljivost poluvodiča.
- Doping tipa P: Kod dopiranja p-tipa dodaju se nečistoće s manje valentnih elektrona nego atoma poluvodiča. Na primjer, bor (koji ima tri valentna elektrona) može se koristiti kao dopant u siliciju. Odsutnost elektrona stvara "rupu", koja može djelovati kao nositelj pozitivnog naboja. Rupe se mogu kretati kroz rešetku poluvodiča, pridonoseći njegovoj vodljivosti.
Struktura benda
Pojasna struktura poluvodiča ključna je za razumijevanje njegovih električnih svojstava. U poluvodiču postoji energetski jaz, poznat kao razmak između valentnog pojasa (gdje su elektroni vezani za atome) i vodljivog pojasa (gdje se elektroni slobodno kreću).
- Valencijski bend: Valentni pojas sadrži elektrone koji su vezani za atome u poluvodiču. Na temperaturi apsolutnoj nuli, svi elektroni su u valentnom pojasu.
- Provodni pojas: Vodljivi pojas je energetska razina na kojoj se elektroni mogu slobodno kretati i provoditi elektricitet. Kada elektron dobije dovoljno energije za skok iz valentnog pojasa u vodljivi pojas, on postaje slobodni elektron.
- Razmak između pojaseva: Zazor je energetska razlika između valentnog i vodljivog pojasa. U poluvodičima je razmak između pojaseva relativno malen (obično između 0,1 i 3 elektron volta). To omogućuje pobuđivanje elektrona iz valentnog pojasa u vodljivi pojas s relativno malo energije, kao što je toplinska energija ili svjetlost.
Intrinzični i ekstrinzični poluvodiči
Intrinzični poluvodiči
Intrinzični poluvodič je čisti poluvodič bez ikakvog namjernog dopiranja. U intrinzičnom poluvodiču broj slobodnih elektrona jednak je broju šupljina. Vodljivost intrinzičnog poluvodiča uglavnom je određena temperaturom. Kako temperatura raste, više elektrona se pobuđuje iz valentnog pojasa u vodljivi pojas, povećavajući vodljivost.
Ekstrinzični poluvodiči
Ekstrinzični poluvodiči su poluvodiči koji su dopirani nečistoćama kako bi se povećala njihova vodljivost. Kao što je ranije spomenuto, postoje dvije vrste ekstrinzičnih poluvodiča: n-tip i p-tip.
- N-tip poluvodiča: U poluvodičima n-tipa, većinski nositelji su elektroni, a manjinski su šupljine. Vodljivost n-tipa poluvodiča uglavnom je posljedica kretanja slobodnih elektrona.
- Poluvodiči tipa P: U poluvodičima p-tipa, većinski nositelji su šupljine, a manjinski su elektroni. Vodljivost p-tipa poluvodiča uglavnom je posljedica kretanja rupa.
Poluvodički elementi i njihova primjena
Diode
Dioda je poluvodički uređaj s dva priključka koji omogućuje protok struje samo u jednom smjeru. Sastoji se od pn spoja, koji nastaje dovođenjem poluvodiča p-tipa i n-tipa poluvodiča u kontakt.
- Pristranost prema naprijed: Kada se pozitivni napon primijeni na p-stranu diode, a negativan napon na n-stranu, kaže se da je dioda usmjerena prema naprijed. U ovom slučaju, rupe u poluvodiču p-tipa i elektroni u poluvodiču n-tipa guraju se prema pn spoju, omogućujući protok struje.
- Obrnuta pristranost: Kada se negativni napon primijeni na p-stranu diode, a pozitivan napon na n-stranu, kaže se da je dioda reverzno prednaponska. U ovom slučaju, rupe i elektroni se povlače od pn spoja, stvarajući osiromašeno područje u kojem nema nositelja naboja. Kao rezultat toga, kroz diodu teče vrlo mala struja.
Diode se široko koriste u ispravljačkim krugovima za pretvaranje izmjenične struje (AC) u istosmjernu (DC). Također se koriste u regulatorima napona, demodulatorima signala i zaštitnim krugovima.
Tranzistori
Tranzistor je poluvodički uređaj s tri priključka koji se može koristiti kao pojačalo ili sklopka. Postoje dvije glavne vrste tranzistora: bipolarni tranzistori (BJT) i tranzistori s efektom polja (FET).
- Bipolarni spojni tranzistori (BJT): BJT se sastoji od tri područja: emitera, baze i kolektora. Kontrolom struje koja teče kroz bazu može se kontrolirati struja koja teče između emitera i kolektora. BJT se obično koriste u krugovima pojačala i sklopnim krugovima.
- Tranzistori s efektom polja (FET): FET se sastoji od izvora, odvoda i vrata. Struja koja teče između izvora i odvoda kontrolirana je naponom koji se primjenjuje na vrata. FET-ovi se široko koriste u integriranim krugovima, kao što su mikroprocesori i memorijski čipovi.
Tranzistori su građevni blokovi moderne elektronike. Koriste se u širokom rasponu aplikacija, uključujući računala, pametne telefone, televizore i automobilsku elektroniku.
Naši električni proizvodi koji se odnose na poluvodiče
Kao dobavljač električne opreme, nudimo širok raspon električnih proizvoda koji sadrže poluvodiče. Na primjer, nudimo visokokvalitetne solenoidne ventile, senzore i sklopke za različite primjene.
- Scania 1334037 1488033 1423566 Elektromagnetski ventil: Ovaj solenoidni ventil dizajniran je za kontrolu protoka tekućina u raznim industrijskim i automobilskim primjenama. Odlikuje se visokom pouzdanošću i dugim vijekom trajanja.
- Scania 2802742 Senzor 2089325 1427269: Naši se senzori koriste za otkrivanje različitih fizičkih veličina, poput temperature, tlaka i protoka. Naširoko se koriste u aplikacijama za praćenje automobila, industrije i okoliša.
- SCANIA 1858199 17725514 Prekidač: Ovi prekidači se koriste za upravljanje električnim krugovima u raznim primjenama. Dostupni su u različitim vrstama i konfiguracijama kako bi zadovoljili specifične potrebe naših kupaca.
Zaključak
Poluvodiči igraju vitalnu ulogu u modernoj elektronici. Njihova jedinstvena električna svojstva, poput vodljivosti, vrpčaste strukture i mogućnosti dopiranja, čine ih prikladnima za širok raspon primjena. Kao dobavljač električne opreme, predani smo pružanju visokokvalitetnih električnih proizvoda koji sadrže poluvodiče. Ako ste zainteresirani za naše proizvode ili imate bilo kakvih pitanja o poluvodičima, slobodno nas kontaktirajte radi nabave i daljnje rasprave.
Reference
- Neaman, DA (2002). Fizika poluvodiča i uređaji: osnovni principi. McGraw-Hill.
- Streetman, BG i Banerjee, SK (2006). Elektronički uređaji u čvrstom stanju. Prentice Hall.
