Kas yra puslaidininkis?

Puslaidininkis yra medžiaga, pasižyminti tam tikromis išskirtinėmis savybėmis, kaip ji reaguoja į elektros srovę. Tai medžiaga, kurios atsparumas srautui yra daug mažesnis elektros srovė viena kryptimi nei kita. Puslaidininkio elektrinis laidumas yra tarp gero laidininko (pvz., Vario) ir izoliatoriaus (kaip gumos). Vadinasi, vardas puslaidininkis. Puslaidininkis taip pat yra medžiaga, kurios elektros laidumą galima pakeisti (vadinamą dopingu) keičiant temperatūrą, veikiant laukus arba pridedant priemaišų.

Nors puslaidininkis nėra išradimas ir niekas neišrado puslaidininkio, yra daug išradimų, kurie yra puslaidininkiniai įtaisai. Puslaidininkių medžiagų atradimas leido pasiekti didžiulį ir svarbų pasiekimą elektronikos srityje. Mums reikėjo puslaidininkių, skirtų kompiuteriams ir jų dalims miniatiūruoti. Mums reikėjo puslaidininkių, gaminant elektronines dalis, tokias kaip diodai, tranzistoriai ir daugelis kitų fotovoltiniai elementai.

Puslaidininkinėms medžiagoms priskiriami silicio ir germanio elementai, o junginiai - galio arsenidas, švino sulfidas arba indio fosfidas. Yra daugybė kitų puslaidininkių. Net tam tikri plastikai gali būti puslaidūs, todėl gali būti naudojami plastikiniai šviesos diodai (LED), kurie yra lankstūs ir formuojami pagal bet kurią norimą formą.

Pasak daktaro Keno Mellendorfo Niutono klauskite mokslininko:

„Dopingas“ yra procedūra, kuria puslaidininkiai, tokie kaip silicis ir germanis, paruošiami naudoti dioduose ir tranzistoriuose. Puslaidininkiai savo nenaudojama forma yra iš tikrųjų elektros izoliatoriai, kurie nelabai izoliuoja. Jie sudaro kristalų modelį, kuriame kiekvienas elektronas turi apibrėžtą vietą. Dauguma puslaidininkių medžiagų turi keturias valentiniai elektronai, keturi elektronai išoriniame apvalkale. Įdėjus vieną ar du procentus atomų, turinčius penkis valentinius elektronus, tokius kaip arsenas, į keturių valentinių elektronų puslaidininkį, pavyzdžiui, silicį, įvyksta kažkas įdomaus. Norint paveikti bendrą kristalų struktūrą, nėra pakankamai arseno atomų. Keturi iš penkių elektronų naudojami pagal tą patį modelį kaip ir siliciui. Penktasis atomas netinka struktūrai. Jis vis dar renkasi pakabinti prie arseno atomo, tačiau jis nėra tvirtai laikomas. Tai labai lengva numušti ir atsiųsti pakeliui per medžiagą. Puslaidininkis, turintis lempą, yra daug panašesnis į laidininką nei į neišardytą puslaidininkį. Taip pat puslaidininkį galite skleisti su trijų elektronų atomu, pavyzdžiui, aliuminiu. Aliuminis telpa į kristalų struktūrą, tačiau dabar struktūrai trūksta elektronų. Tai vadinama skylute. Kaimyninio elektrono privertimas judėti į skylę yra tarsi skylės judėjimas. Įdėjus elektronų pavidalo puslaidininkį (n tipo) su skylių pavidalo puslaidininkiu (p tipo), sukuriamas diodas. Kiti deriniai sukuria tokius įrenginius kaip tranzistoriai.

Pirmą kartą terminas „puslaidininkis“ buvo vartojamas Alessandro Volta 1782 m.

Michaelas Faradėjus buvo pirmasis asmuo, pastebėjęs puslaidininkio efektą 1833 m. Faradėjus pastebėjo, kad sidabro sulfido elektrinė varža sumažėjo esant temperatūrai. 1874 m. Karlas Braunas atrado ir dokumentavo pirmąjį puslaidininkinių diodų efektą. Braunas pastebėjo, kad kontaktas tarp metalinio taško ir galenos kristalo laisvai teka tik viena kryptimi.

1901 m. Buvo patentuotas pats pirmasis puslaidininkinis įtaisas, vadinamas „kačių šluotelėmis“. Prietaisą išrado Jagadis Chandra Bose. Kačių ūsai buvo taškinis kontaktinis puslaidininkinis lygintuvas, naudojamas radijo bangoms aptikti.

Tranzistorius yra įtaisas, sudarytas iš puslaidininkinės medžiagos. Johnas Bardeenas, Walteris Brattainas ir Williamas Shockley visi kartu sugalvojo tranzistorius 1947 m. „Bell Labs“.

• Argono nacionalinė laboratorija. „NEWTON - klauskite mokslininko“. Interneto archyvas, 2015 m. Vasario 27 d.