อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - บทนำ

เป็นที่เห็นกันอย่างแพร่หลายว่าระยะห่างของนิวเคลียสจากอิเล็กตรอนของอะตอมใดอะตอมหนึ่งไม่เท่ากัน โดยปกติอิเล็กตรอนจะหมุนในวงโคจรที่กำหนดไว้อย่างดี อิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งสามารถจับได้โดยเปลือกนอกหรือวงโคจรเท่านั้น การนำไฟฟ้าของอะตอมส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากอิเล็กตรอนของเปลือกนอก อิเล็กตรอนเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับการนำไฟฟ้า

ตัวนำและฉนวน

การนำไฟฟ้าเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ผิดปกติหรือไม่มีการควบคุม การเคลื่อนไหวเหล่านี้ทำให้อะตอมบางชนิดดีelectrical conductors. วัสดุที่มีอะตอมประเภทนี้จะมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากอยู่ในเปลือกนอกหรือวงโคจร

เมื่อเทียบกับ insulating materialมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนค่อนข้างน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกของฉนวนจึงมักจะจับตัวกันแน่นและแทบจะไม่ยอมให้กระแสไหลผ่านเลย ดังนั้นในวัสดุฉนวนจึงมีการนำไฟฟ้าน้อยมาก

เซมิคอนดักเตอร์

ระหว่างตัวนำและฉนวนมีการจำแนกประเภทที่สามของอะตอม (วัสดุ) ที่เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่างการนำไฟฟ้าของโลหะและฉนวน อย่างไรก็ตามที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์เซมิคอนดักเตอร์ยังทำหน้าที่เหมือนฉนวนที่สมบูรณ์แบบ

Silicon และ germaniumเป็นองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่คุ้นเคยมากที่สุด คอปเปอร์ออกไซด์แคดเมียม - ซัลไฟด์และแกลเลียมอาร์เซไนด์เป็นสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ ที่ใช้บ่อย โดยทั่วไปวัสดุประเภทนี้จัดเป็นองค์ประกอบประเภท IVB อะตอมดังกล่าวมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสี่ตัว ถ้าพวกมันสามารถละทิ้งเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้สี่ตัวความเสถียรก็สามารถทำได้ นอกจากนี้ยังสามารถทำได้โดยการรับอิเล็กตรอนสี่ตัว

ความเสถียรของอะตอม

แนวคิดเรื่องเสถียรภาพของอะตอมเป็นปัจจัยสำคัญต่อสถานะของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดในแถบเวเลนซ์คือ 8 เมื่อมีอิเล็กตรอนครบ 8 ตัวในวงเวเลนซ์อาจกล่าวได้ว่าอะตอมมีเสถียรภาพ ในstable atomพันธะของเวเลนซ์อิเล็กตรอนมีความแข็งมาก อะตอมประเภทนี้เป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ในอะตอมดังกล่าวไม่มีอิเล็กตรอนอิสระสำหรับการนำไฟฟ้า

ตัวอย่างขององค์ประกอบที่มีความเสถียรคือก๊าซเช่นอาร์กอนซีนอนนีออนและคริปทอน เนื่องจากคุณสมบัติของมันก๊าซเหล่านี้จึงไม่สามารถผสมกับวัสดุอื่นได้และโดยทั่วไปรู้จักกันในชื่อinert gases.

ถ้าจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในเปลือกนอกน้อยกว่า 8 แสดงว่าอะตอมไม่เสถียรกล่าวคืออะตอมที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8 จะไม่เสถียร พวกเขาพยายามยืมหรือบริจาคอิเล็กตรอนจากอะตอมข้างเคียงเพื่อให้มีความเสถียร อะตอมในเปลือกนอกที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5, 6 หรือ 7 มีแนวโน้มที่จะยืมอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นเพื่อแสวงหาความเสถียรในขณะที่อะตอมที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนหนึ่ง, สองหรือสามมีแนวโน้มที่จะปล่อยอิเล็กตรอนเหล่านี้ไปยังอะตอมอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง