Thiết bị bán dẫn - Giới thiệu

Người ta thường thấy rằng khoảng cách của hạt nhân từ electron của một nguyên tử cụ thể là không bằng nhau. Thông thường, các electron quay theo một quỹ đạo xác định rõ. Một số lượng cụ thể của các electron chỉ có thể được giữ bởi vỏ ngoài hoặc quỹ đạo. Tính dẫn điện của nguyên tử chịu ảnh hưởng chủ yếu của các electron của lớp vỏ ngoài cùng. Các electron này liên quan rất nhiều đến độ dẫn điện.

Chất dẫn điện và chất cách điện

Sự dẫn điện là kết quả của sự chuyển động không đều hoặc không kiểm soát của các electron. Những chuyển động này làm cho một số nguyên tử trở nên tốtelectrical conductors. Một vật liệu với loại nguyên tử như vậy có nhiều electron tự do ở vỏ ngoài hoặc quỹ đạo của nó.

So sánh, một insulating materialcó số lượng electron tự do tương đối nhỏ. Do đó, các electron vỏ ngoài của chất cách điện có xu hướng giữ vị trí của chúng một cách chắc chắn và hầu như không cho phép bất kỳ dòng điện nào chạy qua nó. Do đó, trong vật liệu cách điện, quá trình dẫn điện diễn ra rất ít.

Chất bán dẫn

Giữa chất dẫn điện và chất cách điện, có một phân loại nguyên tử (vật chất) thứ ba được gọi là chất bán dẫn. Nói chung, độ dẫn điện của chất bán dẫn nằm giữa độ dẫn điện của kim loại và chất cách điện. Tuy nhiên, ở nhiệt độ không tuyệt đối, chất bán dẫn cũng hoạt động như một chất cách điện hoàn hảo.

Silicon và germaniumlà những phần tử bán dẫn quen thuộc nhất. Đồng oxit, cadmium-sulfide và gallium arsenide là một số hợp chất bán dẫn khác thường được sử dụng. Những loại vật liệu này thường được phân loại là phần tử loại IVB. Các nguyên tử như vậy có bốn electron hóa trị. Nếu chúng có thể từ bỏ bốn electron hóa trị, thì sự ổn định có thể được thực hiện. Nó cũng có thể đạt được bằng cách chấp nhận bốn electron.

Tính ổn định của một nguyên tử

Khái niệm về sự ổn định của nguyên tử là một yếu tố quan trọng trong trạng thái của vật liệu bán dẫn. Số electron tối đa trong vùng hóa trị là 8. Khi có đúng 8 electron trong vùng hóa trị thì có thể nói nguyên tử đó bền. Trong mộtstable atom, liên kết của các electron hóa trị rất cứng. Các loại nguyên tử này là chất cách điện tuyệt vời. Trong các nguyên tử như vậy, các electron tự do không có khả năng dẫn điện.

Ví dụ về các nguyên tố ổn định là các chất khí như Argon, Xenon, Neon và Krypton. Do đặc tính của chúng, những khí này không thể trộn lẫn với vật liệu khác và thường được gọi làinert gases.

Nếu số electron hóa trị ở lớp vỏ ngoài cùng nhỏ hơn 8 thì nguyên tử đó được cho là không bền, tức là nguyên tử có ít hơn 8 electron là không bền. Chúng luôn cố gắng mượn hoặc tặng các electron từ các nguyên tử lân cận để trở nên ổn định. Các nguyên tử ở lớp vỏ ngoài với các điện tử hóa trị 5, 6 hoặc 7 có xu hướng mượn các điện tử từ các nguyên tử khác để tìm kiếm sự ổn định, trong khi các nguyên tử có một, hai hoặc ba điện tử hóa trị có xu hướng giải phóng các điện tử này cho các nguyên tử khác gần đó.