Полупроводники
Определение
Полупроводники — это материалы, чья электропроводность занимает промежуточное положение между проводниками и изоляторами. Они обладают уникальными свойствами, которые делают их незаменимыми практически во всех современных электронных устройствах, от компьютеров до сотовых телефонов.
Электронные свойства
Электропроводность полупроводников определяется их запрещенной зоной, которая представляет собой энергетический зазор между валентной зоной (где электроны связаны с атомами) и зоной проводимости (где электроны могут свободно перемещаться).
Запрещенная зона у полупроводников, как правило, меньше, чем у изоляторов, но больше, чем у проводников. При комнатной температуре у некоторых полупроводников часть электронов может переходить из валентной зоны в зону проводимости, создавая свободные носители заряда.
Типы полупроводников
Существуют два основных типа полупроводников:
* Собственные полупроводники: Чистые полупроводники без примесей. У них одинаковое количество электронов и дырок (положительно заряженных носителей заряда).
* Примесные полупроводники: Полупроводники, в которые добавлены примеси (донорные или акцепторные), которые увеличивают концентрацию носителей заряда.
Донорные примеси добавляют свободные электроны в полупроводник, создавая «n-тип» полупроводника.
Акцепторные примеси удаляют электроны из полупроводника, создавая «p-тип» полупроводника.
Применение
Полупроводники являются основой всех современных электронных устройств. Они используются в:
* Транзисторах
* Диодах
* Интегрированных схемах (ИС)
* Солнечных элементах
* Светодиодах (LED)
* Лазерах
* Детекторах
Примеры полупроводников
Обычными полупроводниками являются:
* Кремний (Si)
* Германий (Ge)
* Арсенид галлия (GaAs)
* Нитрид галлия (GaN)
* Карбид кремния (SiC)
История
Первое известное использование полупроводника относится к 1833 году, когда Майкл Фарадей использовал серебряный сульфид для создания прибора, известного как «детектор Фарадея», который мог обнаруживать инфракрасное излучение.
В 1947 году Уильям Браттейн, Уолтер Браттейн и Джон Бардин в Bell Labs изобрели первый полупроводниковый транзистор. Это стало революционным изобретением, положившим начало современной компьютерной индустрии.