Nguyên tắc của công nghệ bán dẫn

Những nguyên tắc của công nghệ bán dẫn

Semiconductor Wafer Semiconductors đóng một vai trò thiết yếu trong hầu hết các lĩnh vực thiết bị điện tử hiện đại, và họ cho phép sản xuất của tất cả mọi thứ từ máy thu thanh cho máy tính và vi xử lý. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất đối với vật liệu bán dẫn liên quan đến việc sử dụng của họ trong việc tạo ra các bóng bán dẫn, đó là các thiết bị điện tử trạng thái rắn hình thành cơ sở cho một phạm vi rộng lớn của các hệ thống điện tử và thiết bị, đặc biệt là các mạch tích hợp. Đa số các linh kiện bán dẫn và transistor được cấu tạo từ silicon, mà là rất hữu ích cho cấu trúc electron riêng biệt của nó và là một trong những yếu tố phong phú nhất. Bằng cách thay đổi sự sắp xếp electron trong silicon hoặc các yếu tố tương tự thông qua sự giới thiệu của các hạt khác, nó có thể điều chỉnh các mức độ dẫn điện và điện trở suất của một vật liệu được hình thành từ các yếu tố này để tạo ra một chất bán dẫn.

Như tên gọi của nó cho thấy, một chất bán dẫn có điện trở suất mức trên một phạm vi giữa những người của một dây dẫn và chất cách điện. Trong khi dây dẫn tốt, chẳng hạn như kim loại, xếp hạng có điện trở suất ở tầm thấp của 10 -6 ohms mỗi cm và cách điện tốt có điện trở trong phạm vi cao hơn nhiều 10 12 ohms mỗi centimet, ( Có thể các bạn nên tham khảo về sản phẩm của chúng tôi: tháp giải nhiệt)  chất bán dẫn điện trở thường rơi vào giữa 10 -4 và 10 4 ohms mỗi cm. Đối với các chất bán dẫn, điện trở suất là thường phụ thuộc vào sự có mặt của các hạt khác gọi là tạp chất được sử dụng để thay thế một cách chọn lọc các nguyên tử trong vật liệu bán dẫn cơ bản để làm thay đổi tính chất điện của nó.

Semiconductors nội tại

Một chất bán dẫn nội tại đang trong tình trạng “sạch” mà không có bất kỳ tạp chất thêm. Vật chất của nó có chứa năng lượng nhiệt có thể nới lỏng liên kết hóa trị và các electron tự do di chuyển qua một khối vững chắc, làm tăng độ dẫn điện. Các liên kết hóa trị còn lại đã bị mất electron của họ có chỗ trống, hoặc lỗ, ảnh hưởng đến tính chất điện của chất bán dẫn. Electron trong liên kết hóa trị có thể di chuyển dễ dàng sang một vị trí tuyển dụng lân cận, tạo ra một lỗ hổng trong các liên kết hóa trị ban đầu và khởi động tiến trình vị trí tuyển dụng. Theo cách này, các lỗ có thể nói phải đi qua một vật liệu bán dẫn, thêm vào dẫn bởi hiện những đặc điểm của một điện tích dương bằng độ lớn điện tích electron. Electron và lỗ Unbound là hai di chuyển các hạt mang điện điện chủ yếu trong một chất bán dẫn, và đều nổi tiếng vì được tạo ra và tái kết hợp với số lượng bằng nhau, cũng như có các quần phù hợp.

Bên ngoài và N-Type Semiconductors

Không giống như các loại nội tại, bên ngoài, hoặc pha tạp, chất bán dẫn đã thêm các hạt được đặc biệt được sử dụng để thay đổi các thuộc tính dẫn điện của vật liệu. Trong silic, vật liệu bán dẫn phổ biến nhất, mỗi cổ phiếu nguyên tử bốn electron hóa trị thông qua các liên kết hóa trị với bốn nguyên tử gần nhất. Nếu nguyên tử silicon được thay thế bằng một yếu tố dopant rằng có năm electron hóa trị, như phốt pho, bốn trong số họ sẽ được ngoại quan trong khi thứ năm sẽ vẫn được miễn phí. Những tạp chất mang hơn bốn electron hóa trị được gọi là các nhà tài trợ vì chúng cung cấp một dòng của các electron tự do di chuyển trong chất bán dẫn. Các electron thêm loại bỏ các trạng thái cân bằng giữa các lỗ và các electron, và khi các electron đông hơn các lỗ vật liệu trở nên một N-loại chất bán dẫn. Trong N-loại, các electron là hãng lớn trong khi lỗ là tàu sân thiểu số, có nghĩa là nồng độ của electron là bình thường phải cao hơn so với lỗ. HyperPhysics cung cấp thêm thông tin về các tạp chất được sử dụng trong công nghệ bán dẫn.

P-Type Semiconductors

A P-loại chất bán dẫn là một loại bán dẫn bên ngoài mà còn phụ thuộc vào tạp chất để thay đổi thành phần của nó và sử dụng các nguyên tắc tương tự như N-loại để đạt được một hiệu ứng ngược. Khi một nguyên tử dopant có ít hơn bốn electron hóa trị, chẳng hạn như một ba nguyên tử hóa trị boron, được thay thế cho một hạt silicon, ba trong bốn liên kết hóa trị được lấp đầy, trong khi trái phiếu thứ tư vẫn còn trống. Một electron từ một nguyên tử lân cận có thể dễ dàng tham gia các trái phiếu trống, tạo chỗ trống trong nguyên tử trước đây của nó. Những loại tạp chất được biết là chất nhận do năng lực của họ để tiếp nhận electron và tạo lỗ. Sự gia tăng trong các lỗ sẽ phá vỡ sự cân bằng, dẫn đến lỗ nhiều hơn các điện tử và sản xuất một chất bán dẫn loại P-. P-loại có lỗ phục vụ khi các hãng lớn, trong khi các electron đang mang thiểu số. Theo dự kiến, nồng độ của các lỗ thường lớn hơn của electron.
Xem thêm: máy làm lạnh nước công nghiệp – water chiller

PN mối nối

Một tính năng quan trọng của chất bán dẫn là thông qua doping chọn lọc các bang khác nhau của độ dẫn điện có thể được sản xuất ở các vùng khác nhau của một chất bán dẫn duy nhất. Ví dụ, một chất bán dẫn silicon tinh thể có thể có dopants nhà tài trợ tạo ra một trạng thái N-type trên một mặt của vật liệu và chất nhận dopants tạo ra một trạng thái P-loại trên khác. Các trạng thái chuyển tiếp giữa hai bên được gọi là ngã ba PN. Sự khác biệt về nồng độ giữa electron và lỗ hãng có thể gây ra các hạt mang điện chảy qua ngã tư, cho phép phần N-type để đạt được một điện tích dương so với mặt P-type. Kết quả mức phí trong một hàng rào điện tiềm năng, hoặc đồi, ở ngã ba PN. Khi có một trạng thái cân bằng, dòng chảy của lỗ tàu sân bay lớn từ phía P-type giảm cho đến khi nó là tương đương với các lỗ tàu sân thiểu số từ phía N-type. Tương tự như vậy, dòng chảy của đa số và thiểu số electron hãng được giữ bằng từ cả hai bên, kết quả là một giá trị số không cho net hiện qua ngã tư PN.