Urządzenia półprzewodnikowe - wprowadzenie

Powszechnie wiadomo, że odległość jądra od elektronu danego atomu nie jest równa. Zwykle elektrony obracają się po dobrze określonej orbicie. Określona liczba elektronów może być utrzymywana tylko przez zewnętrzną powłokę lub orbitę. Na przewodnictwo elektryczne atomu wpływają głównie elektrony powłoki zewnętrznej. Te elektrony mają duży wpływ na przewodnictwo elektryczne.

Przewodniki i izolatory

Przewodnictwo elektryczne jest wynikiem nieregularnego lub niekontrolowanego ruchu elektronów. Te ruchy powodują, że pewne atomy są dobreelectrical conductors. Materiał z tego typu atomami ma wiele wolnych elektronów w swojej zewnętrznej powłoce lub na orbicie.

Dla porównania, plik insulating materialma stosunkowo małą liczbę wolnych elektronów. W konsekwencji, elektrony zewnętrznej powłoki izolatorów mają tendencję do trzymania się mocno na swoim miejscu i prawie nie pozwalają na przepływ prądu przez nią. Dlatego w materiale izolacyjnym ma miejsce bardzo małe przewodnictwo elektryczne.

Półprzewodniki

Pomiędzy przewodnikami a izolatorami istnieje trzecia klasyfikacja atomów (materiałów) zwana półprzewodnikami. Ogólnie rzecz biorąc, przewodnictwo półprzewodnika leży pomiędzy przewodnościami metali i izolatorów. Jednak w temperaturze zera absolutnego półprzewodnik działa również jak doskonały izolator.

Silicon i germaniumto najbardziej znane elementy półprzewodnikowe. Inne często stosowane związki półprzewodnikowe to tlenek miedzi, siarczek kadmu i arsenek galu. Tego rodzaju materiały są generalnie klasyfikowane jako elementy typu IVB. Takie atomy mają cztery elektrony walencyjne. Jeśli potrafią oddać cztery elektrony walencyjne, można osiągnąć stabilność. Można to również osiągnąć, przyjmując cztery elektrony.

Stabilność atomu

Pojęcie stabilności atomu jest ważnym czynnikiem wpływającym na stan materiałów półprzewodnikowych. Maksymalna liczba elektronów w paśmie walencyjnym wynosi 8. Gdy w paśmie walencyjnym jest dokładnie 8 elektronów, można powiedzieć, że atom jest stabilny. Wstable atomwiązanie elektronów walencyjnych jest bardzo sztywne. Tego typu atomy są doskonałymi izolatorami. W takich atomach wolne elektrony nie są dostępne dla przewodnictwa elektrycznego.

Przykładami stabilizowanych pierwiastków są gazy takie jak argon, ksenon, neon i krypton. Ze względu na swoje właściwości gazy te nie mogą być mieszane z innymi materiałami i są ogólnie znane jakoinert gases.

Jeśli liczba elektronów walencyjnych w powłoce zewnętrznej jest mniejsza niż 8, to mówi się, że atom jest niestabilny, tj. Atomy mające mniej niż 8 elektronów walencyjnych są niestabilne. Zawsze starają się pożyczyć lub przekazać elektrony z sąsiednich atomów, aby się ustabilizować. Atomy w powłoce zewnętrznej z 5, 6 lub 7 elektronami walencyjnymi mają tendencję do pożyczania elektronów od innych atomów w celu uzyskania stabilności, podczas gdy atomy z jednym, dwoma lub trzema elektronami walencyjnymi mają tendencję do uwalniania tych elektronów do innych pobliskich atomów.