도체 (일반적으로 금속)와 비전 도자 또는 절연체 사이의 전도도 중간체를 갖는 재료를 반도체 재료 (예 :도자기)라고합니다. 갈륨 비 세나이드와 같은 반도체 또는 게르마늄 또는 실리콘과 같은 순수한 요소가 반도체로 사용될 수 있습니다.
예를 들어, 갈륨 비소, 게르마늄 및 실리콘은 모든 유형의 반도체 재료입니다. 갈륨 아르 세나이드는 태양 전지, 레이저 다이오드 및 기타 응용 분야에서 사용되는 반면 실리콘은 전자 회로 구조에 사용됩니다.
반도체에는 구멍과 전자가 포함되어 있습니다.
반도체에서 전하의 운반체에는 전류의 흐름을 담당하는 구멍 및 전자가 포함됩니다. 양전하 전하 캐리어 (원자가 전자)를 갖는 원자를 구멍이라고하는 반면, 전자는 음으로 하전 된 입자입니다. 크기 측면에서 측정되면 전자와 구멍이 모두 같지만 극성은 반대입니다.
전자 및 구멍 이동성은 모두 중요합니다.
전자는 구멍보다 반도체에서 더 높은 이동성을 가지고 있다는 것은 사실입니다. 밴드 구조와 산란 메커니즘의 차이는 이것의 주요 이유입니다.
전도 대역은 전자가 움직이는 곳이지만, 원자가 밴드는 구멍이 움직이는 곳입니다. 제한된 움직임으로 인해 구멍은 전기장의 존재 하에서 전자만큼 자유롭게 이동할 수 없습니다. 반도체의 구멍 형성은 전자가 내부에서 더 높은 쉘로 상승하여 전자가 내부에서 더 높은 쉘로 상승하여 발생합니다. 구멍은 핵에 의해 더 큰 원자력을 받기 때문에 전자보다 이동성이 좋지 않습니다.
반도체 및 밴드 이론
과학의 양자 혁명 동안 밴드 이론이 처음 제안되었다. 에너지 밴드는 Walter Heitler와 Fritz London이 발견했습니다. 우리 모두가 알고 있듯이 원자의 전자는 원자를 가로 질러 다양한 에너지 수준으로 존재합니다. 밴드 갭은 전자를 포함하지 않는 다양한 에너지를 나타내는 연속 밴드 사이의 공간으로 정의됩니다.
반도체에는 두 개의 별개의 밴드가 있습니다 :전도 대역과 원자가 대역.
원자가 밴드 :
원자가 전자의 에너지 수준을 포함하는 에너지 밴드입니다. 그 특정 에너지 밴드는 가장 많이 인구가 많습니다. 반도체의 밴드 갭은 절연체의 밴드 갭에 비해 좁습니다. 그것은 원자가 밴드의 전자가 외부 에너지에 노출 될 때 전도 밴드로 전환하여 전기를 전도 할 수있게합니다.
.전도 밴드 :
전자기 스펙트럼에서 가장 낮은 비어 밴드는 자연에서 양수 (구멍) 또는 음수 (유리 전자) 인 전하 운반체의 에너지 수준을 포함합니다. 전도성 전자의 존재로 인해 전류가 생성됩니다. 에너지 수준이 높지만 전도 밴드는 거의 항상 비어 있습니다. 반도체에서, 원자가 대역의 전자는 전도 대역에 의해 허용됩니다.
반도체의 페르미 레벨은 무엇이며 어떻게 작동합니까?
원자가와 전도 대역 사이에는 페르미 레벨이 있습니다 (심볼 EF로 표시). 절대 제로에서, 그것은 점유 된 에너지 수준의 가장 큰 비율이 사용되는 분자 궤도입니다. 이 상태는 전하 운송 업체가 각각 자체 양자 상태를 가지며 대부분의 경우 서로 상호 작용하지 않는다는 사실에 의해 정의됩니다. 전하 운송 업체는 온도가 절대 0 이상으로 올라갈 때 페르미 레벨 위의 상태를 차지하기 시작합니다.
빈 상태의 밀도는 P- 타입 반도체에서 증가하여 반도체가 전도성이 높아지고 있음을 나타냅니다. 따라서, 낮은 에너지 수준은 더 많은 수의 전자를 수용 할 수있다. 한편, 상태의 밀도는 N 형 반도체의 증가하여 더 높은 에너지에서 더 많은 전자를 수용 할 수있게한다.
반도체에는 특정 특성이 있습니다
전류는 유리한 환경 또는 유리한 조건에서 반도체에 의해 수행 될 수 있습니다. 고유 한 기능 외에도 상황이 요구할 때 통제 된 방식으로 전기를 수행하는 훌륭한 재료입니다.
도체와 달리, 반도체의 전하 운반체는 외부 에너지 (전기) (열 교반)의 존재의 결과로 만 생성됩니다. 이로 인해 특정 수의 원자가 전자가 에너지 갭을 가로 질러 전도 대역으로 뛰어 들어 원자가 전자의 궤도에서 동일한 수의 빈 에너지 상태 또는 구멍이 생깁니다. 전자 나 구멍은 전도를 유발하고 둘 다 중요합니다.
온도는 반도체의 저항에 어떤 영향을 미칩니 까?
도체 및 반도체에서 저항력의 차이는 두 재료의 다른 전하 담체 밀도와 관련이 있습니다.
온도 증가와 관련된 전하 운반체의 수의 빠른 증가로 인해 반도체의 저항은 온도에 따라 떨어지면서 분수 변화 또는 온도 계수가 음성이됩니다.
반도체의 중요한 특성의 예는 다음과 같습니다.
온도가 0 켈빈 일 때 반도체는 절연체처럼 동작합니다. 온도가 높아질 때 재료는 도체가됩니다. 특별한 전기 특성을 사용하기 위해 에너지 변환, 스위치 및 앰프에 적합한 반도체 장치를 생산하기 위해 도핑을 통해 반도체를 조작 할 수 있습니다. 전기 에너지 손실 감소. 소형화 및 가벼운 중량 인 반도체는 많은 응용 분야에 적합합니다. 도체와 비교할 때, 그들의 저항은 더 높다. 그러나 그것은 단열제의 것보다 낮습니다. 온도가 상승하면 반도체 재료의 저항이 줄어들고 그 반대도 마찬가지입니다.
충돌로 인한 온도의 증가에 따라, 소수의 전자가 바지가 무너지고 격자를 자유롭게 이동하여 이전에 존재하는 지점 (구멍)에 없을 수 있습니다. 반도체에서 전기를 전도하는 동안이 자유 전자와 구멍이 역할을합니다. 음수와 양의 방향의 전하 운반체의 수는 동일합니다. 열 에너지를 적용하여 격자에서 몇 개의 원자를 이온화 할 수 있으며, 이로 인해 전도도가 감소합니다.
반도체의 사용은 많다.
일상 생활에서 반도체가 어떻게 사용되는지 살펴 보겠습니다. 대부분의 전자 기기는 반도체에 의존합니다. 우리의 삶은 그들에게는 그렇지 않으면 우리의 삶은 크게 다를 것입니다!
그들의 신뢰성, 소형, 저렴한 비용 및 전기의 통제 전도로 인해 광범위한 응용 분야를위한 다양한 구성 요소 및 장치에서 사용에 적합합니다. 반도체는 트랜지스터, 다이오드, 포토 센서, 마이크로 컨트롤러, 통합 칩 등을 포함한 다양한 장치의 제조에 사용됩니다.
반도체는 일상 생활 내내 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.
반도체 장치는 온도 센서 제조에 사용됩니다.
3D 인쇄기에서는 사용됩니다.
이 요소들은 마이크로 칩과 자율 주행 차량에서 발견됩니다.
이 용어는 계산기 및 태양 전지판, 컴퓨터 및 컴퓨터와 같은 기타 전자 장비에서 발견됩니다.
반도체는 전기 회로의 스위치 인 트랜지스터 및 MOSFET의 생산에 사용됩니다.
결론
반도체에서 전하의 운반체에는 전류의 흐름을 담당하는 구멍 및 전자가 포함됩니다. 양전하 전하 캐리어 (원자가 전자)를 갖는 원자를 구멍이라고하는 반면, 전자는 음으로 하전 된 입자입니다. 반도체는 트랜지스터, 다이오드, 포토 센서, 마이크로 컨트롤러, 통합 칩 등 다양한 장치의 제조에 사용됩니다. 전도 대역은 전자가 움직이는 곳이지만, 원자가 밴드는 구멍이 움직이는 곳입니다. 제한된 움직임으로 인해 구멍은 전기장의 존재 하에서 전자만큼 자유롭게 이동할 수 없습니다.
