- Chất bán dẫn là gì?
- Ứng dụng bán dẫn
- Các loại chất bán dẫn
- Ví dụ về vật liệu bán dẫn
- Vật liệu dẫn điện
- Vật liệu cách điện
Chúng tôi giải thích chất bán dẫn điện là gì, các loại, ứng dụng và ví dụ của nó. Ngoài ra, vật liệu dẫn điện và cách điện.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là vật liệu có khả năng hoạt động như chất dẫn điện hoặc chất cách điện, tùy thuộc vào điều kiện vật lý mà chúng được tìm thấy. Những điều kiện này thường liên quan đến nhiệt độ và Sức ép, tỷ lệ bức xạ hoặc cường độ của điện trường hoặc là từ trường mà vật liệu phải chịu.
Chất bán dẫn được tạo thành từ nguyên tố hóa học rất khác nhau giữa chúng, mà trên thực tế đến từ các khu vực khác với Bảng tuần hoàn, nhưng chúng có chung những đặc điểm hóa học nhất định (nói chung là hóa trị bốn), mang lại cho chúng những tính chất điện cụ thể. Hiện nay, chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi nhất là silicon (Si), đặc biệt là trong công nghiệp thiết bị điện tử và của tin học.
Cùng với vật liệu cách điện, chất bán dẫn được nhà vật lý và nhà tự nhiên học người Anh Stephen Grey (1666-1736) phát hiện vào năm 1727, nhưng các định luật mô tả hành vi và tính chất của chúng đã được nhà vật lý nổi tiếng người Đức Georg Simon mô tả vào năm 1821. (1789-1854).
Ứng dụng bán dẫn
Chất bán dẫn đặc biệt hữu ích trong ngành công nghiệp điện tử, vì chúng cho phép điều khiển và điều chỉnh dòng điện theo các mẫu cần thiết. Vì lý do đó, chúng thường được sử dụng để:
- Linh kiện bán dẫn
- Mạch tích hợp
- Điốt điện
- Cảm biến quang học
- Laser trạng thái rắn
- Bộ điều biến ổ điện (như một amp guitar điện)
Các loại chất bán dẫn
Chất bán dẫn có thể có hai loại khác nhau, tùy thuộc vào phản ứng của chúng với môi trường vật chất mà chúng là:
Chất bán dẫn bên trong
Chúng được tạo thành từ một loại nguyên tử, sắp xếp trong phân tử tứ diện (nghĩa là bốn nguyên tử có hóa trị 4) và các nguyên tử của chúng liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị.
Cấu hình hóa học này ngăn cản sự chuyển động miễn phí từ điện tử xung quanh phân tử, ngoại trừ sự tăng nhiệt độ: thì các electron tham gia vào Năng lượng có sẵn và "nhảy", để lại một không gian tự do được dịch là điện tích dương, do đó sẽ thu hút các điện tử mới. Quá trình này được gọi là tái tổ hợp và lượng nhiệt yêu cầu cho điều này phụ thuộc vào nguyên tố hóa học được đề cập.
Chất bán dẫn bên ngoài
Những vật liệu này cho phép một quá trình pha tạp, tức là chúng cho phép một số loại tạp chất được đưa vào cấu hình nguyên tử của chúng. Tùy thuộc vào những tạp chất này, có thể là hóa trị năm hoặc hóa trị ba, vật liệu bán dẫn được chia thành hai loại:
- Chất bán dẫn bên ngoài loại N (nhà tài trợ). Trong các loại vật liệu này, các điện tử nhiều hơn các lỗ trống hoặc hạt mang điện tích tự do ("không gian" điện tích dương). Khi một hiệu điện thế được đặt vào vật liệu, các electron tự do di chuyển sang trái của vật liệu và các lỗ trống sau đó sang phải. Khi các lỗ trống đạt đến cực bên phải, các electron từ mạch ngoài đi vào chất bán dẫn và xảy ra quá trình truyền dòng điện.
- Chất bán dẫn loại P bên ngoài (chất nhận). Trong các vật liệu này, tạp chất được thêm vào, thay vì làm tăng các điện tử sẵn có, lại làm tăng các lỗ trống. để tạo điều kiện cho dòng điện đi qua.
Ví dụ về vật liệu bán dẫn
Các chất bán dẫn phổ biến nhất và được sử dụng trong ngành công nghiệp Chúng tôi:
- Silicon (Si)
- Germanium (Ge), thường ở hợp kim silicon
- Gali Arsenide (GaAs)
- Lưu huỳnh
- Ôxy
- Cadmium
- Selen
- người Ấn Độ
- Các vật liệu hóa học khác là sự kết hợp của các nguyên tố thuộc nhóm 12 và 13 của bảng tuần hoàn, với các nguyên tố thuộc nhóm 16 và 15 tương ứng.
Vật liệu dẫn điện
Không giống như chất bán dẫn, có đặc tính dẫn điện khác nhau, vật liệu dẫn điện luôn sẵn sàng để truyền điện lực, do cấu hình điện tử của các nguyên tử của nó. Độ dẫn điện này có thể dao động và bị ảnh hưởng ở một mức độ nào đó bởi trạng thái vật lý của môi trường vì độ dẫn điện nó không phải là tuyệt đối.
Các ví dụ về vật liệu dẫn điện là phần lớn kim loại (sắt, thủy ngân, đồng, nhôm, v.v.) và Nước uống.
Vật liệu cách điện
Cuối cùng, vật liệu cách điện là những vật liệu chống lại sự dẫn điện, tức là ngăn cản sự truyền qua của điện tử và chúng hữu ích, do đó, để bảo vệ bản thân khỏi điện, ngăn nó chạy tự do, hoặc khỏi đoản mạch. Chất cách điện cũng không cách điện hiệu quả một trăm phần trăm, Chúng có một giới hạn (điện áp đánh thủng) mà trên đó năng lượng có cường độ lớn đến mức chúng không thể duy trì tình trạng của chúng như chất cách điện và do đó, truyền dòng điện, ít nhất là ở một mức độ nhất định.
Ví dụ về vật liệu cách điện là nhựa, gốm sứ, thủy tinh, gỗ và giấy.