Πώς αυξάνετε την αγωγιμότητα ενός ημι -αγωγού;
Κατανόηση των ημιαγωγών
Οι ημιαγωγοί είναι υλικά με αγωγιμότητα μεταξύ εκείνης ενός αγωγού (όπως ο χαλκός) και ενός μονωτήρα (όπως το γυαλί). Η αγωγιμότητά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από:
* Θερμοκρασία: Η θέρμανση ενός ημιαγωγού αυξάνει την αγωγιμότητά του.
* ακαθαρσίες: Η προσθήκη συγκεκριμένων ακαθαρσιών, μια διαδικασία που ονομάζεται ντόπινγκ, είναι ο πρωταρχικός τρόπος για τον έλεγχο της αγωγιμότητας ενός ημιαγωγού.
Μέθοδοι για την αύξηση του αγωγού ημιαγωγών
1. Doping:
* Ντόπινγκ τύπου Ν: Προσθέτοντας ακαθαρσίες με επιπλέον ηλεκτρόνια (όπως ο φωσφόρος ή το αρσενικό) στο ημιαγωγό. Αυτά τα επιπλέον ηλεκτρόνια γίνονται μεταφορείς ελεύθερης χρέωσης, αυξάνοντας την αγωγιμότητα.
* Doping τύπου P: Προσθήκη ακαθαρσιών με λιγότερα ηλεκτρόνια (όπως το βόριο ή το γαλλικό) στο ημιαγωγό. Αυτό δημιουργεί "τρύπες" (η απουσία ενός ηλεκτρονίου), οι οποίες δρουν σαν θετικοί φορείς φορτίου, αυξάνοντας και πάλι την αγωγιμότητα.
2. Θερμοκρασία:
* Αυξημένη θερμοκρασία: Η θερμότητα παρέχει περισσότερη ενέργεια στα ηλεκτρόνια, επιτρέποντάς τους να ξεφύγουν από τους δεσμούς τους και να γίνουν μεταφορείς φορτίου κινητής τηλεφωνίας, αυξάνοντας την αγωγιμότητα.
3. φως:
* Φωτοαισθησία: Ορισμένοι ημιαγωγοί απορροφούν το φως, τα συναρπαστικά ηλεκτρόνια και αυξάνουν την αγωγιμότητά τους. Αυτή είναι η βάση των φωτοδιόδων και των ηλιακών κυττάρων.
4. Ηλεκτρικό πεδίο:
* Τρανζίστορ πεδίου-αποτελέσματος (FETS): Η εφαρμογή μιας τάσης σε ένα ακροδέκτη πύλης σε ένα FET μπορεί να ελέγξει την αγωγιμότητα του καναλιού ημιαγωγού.
5. Μηχανική καταπόνηση:
* Πιεζοριωστικότητα: Η εφαρμογή της μηχανικής τάσης σε ορισμένους ημιαγωγούς μπορεί να αλλάξει την αντίσταση τους και επομένως την αγωγιμότητά τους.
Σημαντικά σημεία για να εξετάσετε
* Εγγενείς ημιαγωγοί: Οι καθαροί ημιαγωγοί χωρίς εκ προθέσεως ντόπινγκ έχουν σχετικά χαμηλή αγωγιμότητα.
* Εξωτερικοί ημιαγωγοί: Οι ημιαγωγοί που έχουν υποστεί προστασία έχουν σημαντικά υψηλότερη αγωγιμότητα, καθιστώντας τους χρήσιμες για ηλεκτρονικές συσκευές.
* Εξάρτηση θερμοκρασίας: Η αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς συνήθως αυξάνεται με τη θερμοκρασία.
* συγκέντρωση ντόπινγκ: Το επίπεδο του ντόπινγκ επηρεάζει άμεσα την αγωγιμότητα. Τα υψηλότερα επίπεδα ντόπινγκ γενικά οδηγούν σε υψηλότερη αγωγιμότητα.
* Ειδικές εφαρμογές: Η επιλογή του υλικού ημιαγωγών και της μεθόδου ντόπινγκ εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή (π.χ. τρανζίστορ, ηλιακά κύτταρα, διόδους).
Παράδειγμα:
* Ένα δισκίο πυριτίου (εγγενής ημιαγωγός) έχει σχετικά χαμηλή αγωγιμότητα. Προσθέτοντας μια μικρή ποσότητα φωσφόρου (ντόπινγκ τύπου Ν), δημιουργούμε δωρεάν ηλεκτρόνια, αυξάνοντας δραστικά την αγωγιμότητα.
Ενημερώστε με αν έχετε περαιτέρω ερωτήσεις ή θέλετε να εξερευνήσετε συγκεκριμένες εφαρμογές!
