Esempii di Semiconductors. Types, proprietà, applicazioni pratica

U più famosu hè lu Silicium semiconductor (Si). Ma luntanu da ellu, ùn ci sò tanti altri. Esempii sò, tali matiriali semiconductor naturale cum'è blende (ZnS), cuprite (Cu ₂ O), Miami Fl (Damien) e tanti àutri. A famiglia di Semiconductors, cumpresi Semiconductors preparatu in laburatoria, rapprisenta unu di li cchiù granni classi di materiali cunnisciutu à omu.

Carattarizazioni di Semiconductors

Di l '104 elementi di u tavulinu periodic sò metalli 79, 25 - nonmetals da cui lu 13 elementi chimichi nè proprietà semiconducting e 12 - dielectric. funzione semiconductor Main cunsisti in chi a so giant aumenta sviluppa cu crescita temperatura. At suttana temperatura, si cumportanu cum'è tourisme, è a high - cum'è conductors. Sti Semiconductors sò differente da metallu: resistenza di metallu aumenta proportionally à l 'aumintari a temperatura.

Un altru diffarenza da u metallu semiconductor hè chì a resistenza di i semiconductor decreases sutta la nfluenza di luci, mentri in lu sicunnu lu mitallu ùn hè mintuvati. Dinù u giant di Semiconductors varieghja quandu amministrata di una quantità anticchia di imputation.

Semiconductors sò trovu à mezu à cumposti chimichi cu diversi strutturi cristallo. Quessi pò esse elementi cume caldo e sélénium, o di chiddi doppia cum'è èni arsenide. Parechje cumposti urgànichi, cume polyacetylene, (CH) _n, - materiali semiconductor. Certi Semiconductors vede magnetichi (Cd _1-X Mn _ex Te), o proprietà ferroelectric (SbSI). Lucca alloying cun divintatu Jaws bastò (ee è SrTiO _3). Parechje di u Jaws high-temperature, appena scupertu hannu fase metalliche semiconducting. Per esempiu, La ₂ CuO ₄ hè una semiconductor, ma la criazzioni di la viande cun Sr diventa sverhrovodnikom (La _1-X Sr _{x) 2} CuO _4.

babbone Fisica dà definizione comu lu matiriali semiconductor cù una resistivity Mugheddu di da 10 ^-4 à 10 ⁷ OHMS · m. Forsi una definizione alternativa. A larghezza di u gruppu pruibitu di u semiconductor - da 0 à 3 eV. Metalli e semimetals - una materia cù zeru difettu energia, è i bè in lu quali la vinci W eV chiamatu tourisme. Ci sò eccezzioni. Per esempiu, un diamanti semiconductor hà una larga pruibitu zona 6 eV, un semi-insulating GaAs - 1,5 eV. Gan, una materia di i dispusitivi optoelectronic in u rughjonu blue, hà una larghezza banna pruibitu di 3,5 eV.

u difettu energia

Valence orbitals di atomi in u lattice cristal sò divisi in dui gruppi di livelli energia - una zona free, situata à u più altu livellu, è definisce u giant Mugheddu di Semiconductors, è u gruppu Francia valence, sottu. Sti livelli, sicondu u simmitria di a struttura lattice cristallo e atomi pò intersecani o esse bellu staccatu da a iddi. In lu sicunnu casu, ci hè un difettu, energia, o in altre parolle, trà i zoni banna pruibitu.

U locu, è u liveddu di ripieno hè dicisa da a proprietà di conductive di u materiale. Sicondu à sta sustanza funzione divisu da u conductors, tourisme, è Semiconductors. A larghezza di u gruppu pruibitu di u semiconductor varieghja 0.01-3 eV, u difettu energia di u dielectric cà 3 eV. Metalli a causa di l 'suvrapponnu di livelli spaziu energia Ùn sò.

Semiconductors è tourisme, in cuntrastu di metalli, l 'elettroni sò pieni à ruban Francia valence è u spaziu senza cchiù vicina, o di u gruppu unipolar, l' energia Francia valence hè fenced distanti di ruttura - parte di energie pruibitu di elettroni.

In dielectrics energia termichi o campu ilettricu pocu cuntu ùn hè micca abbastanza à fà u friscalette à stu difettu, l 'elettroni ùn sò sughjettu di u gruppu unipolar. Iddi sò capaci di passari attraversu la lattice cristallo e addivintari purtatori di l 'attuali ilettricu.

Di dinamizà u giant olivi, un littroni a lu liveddu di Francia valence deve esse datu l 'energia, chi avissi a èssiri abbastanza pi supirari lu difettu energia. Solu quandu u numeru di absorption energia hè micca urigginariu di lu valuri di difettu energia, ti passa da u liveddu di Emissio Francia valence u livellu unipolar.

In stu casu, si lu larghezza di u difettu energia vinci 4 eV, giant semiconductor iccitazzioni irradiation o parchi hè quasi impussibile - l 'energia iccitazzioni cchiù di lu littroni a la temperatura sciuglimentu ùn hè micca abbastanza a satari u difettu energia à traversu u spaziu. Quandu heated, u cristal vetru nanzu u giant ilittronica. Vergogna sustanzi prividia babelquartz (de = 5,2 eV), Diamant (de = 5,1 eV), assai be.

Extrinsic è ntrinsicu semiconductor giant

cristalli semiconductor Net hannu giant ntrinsicu. Vergogna Semiconductors nomi tonu. semiconductor ntrinsicu cuntene un numeru paru di e so tane, è lu littroni gratis. Quandu scaldà giant ntrinsicu di Semiconductors aumenta. At Temperature custanti, ci hè una cundizione di quantità equilibriu dinamichi di paghje Emissio-pirtusu caricate è u numaru di lu littroni e so tane recombining, chi fermani custanti sottu sti cundizioni.

A prisenza di impurities attaccaticcia sviluppa u giant Mugheddu di Semiconductors. li agghiuncennu permette assai più numarosi u numeru di lu littroni senza à un picculu numeru di e so tane, è cresce u numeru di i buchi cù un picculu numeru di lu littroni a lu liveddu di unipolar. Semiconductors imputation - i conductors avè u giant imputation.

Impurities sò facili Donate elettroni sò chjamati ALESSANDRIA. impurities ALESSANDRIA pò esse elementi chimichi cù l 'atumi, l' âme Francia valence chì cuntenenu di più elettroni di l 'atumi di lu matiriali, un'idea. Per esempiu, Fosfaru è Bismuth - un impurities ALESSANDRIA caldo.

L'energia necessariu per u salto di un Emissio in u rughjonu unipolar, veni chiamatu energia avete. Imputation semiconductor bisognu assai menu di lu cchiù lu matiriali basi. Cù una pìccula pub o di lume principarmenti libbirau elettroni di atumi di lu Semiconductors imputation. Postu lassatu lu atomu pigghia un pirtusu Emissio. Ma la pisciculture pirtusu Emissio ùn piglià postu. pirtusu ALESSANDRIA giant hè pocu cuntu. Ghjè perchè un picculu numeru di atomi imputation ùn permette elettroni senza à spessu vicinu à u pirtusu è à suvità lu. Elettroni sò parechji i buchi, ma ùn sò micca in gradu di inchiri li par via di a liveddu energia insufficient.

A pìccula mètre ALESSANDRIA imputation diversi ordini aumenta u numeru di lu littroni unipolar in paragunà cù u numaru di lu littroni gratis in u semiconductor ntrinsicu. Elettroni quì - i principali purtatori di accusa atomicu di Semiconductors imputation. Sti prudutti si scrivenu à u Semiconductors Traduction-tippu.

Impurities chì lià elettroni di u semiconductor, crescita u numeru di gärbi in lu chiamò acceptor. impurities acceptor sò elementi chimichi cù un numeru urigginariu di lu littroni a liveddu di Francia valence cà u fundamentu di u semiconductor. Boru, ancora, Indium - acceptor imputation in caldo.

U tipu di a semiconductor sò dipindenti à u so difetti struttura di cristallo. Stu nascenu i nicissità di crescente cristalli assai pura. U paràmetri di u unipolar semiconductor cuntrullata da l 'agghiunta di dopants. cristalli Silicium doped cun Fosfaru (elementu sottogruppo V) chì hè una ALESSANDRIA à creà Silicium cristal Traduction-tippu. Di cristallo cù una acceptor boron P p-Type Silicium amministrati. Semiconductors cumpinsata livellu Fermi a terra move si in i media di u difettu gruppu creatu in sta manera.

Semiconductors sìngulu-elimentu

U semiconductor più cumuna hè, di sicuru, caldo. Assemi a Germania, ch'ellu era u mudeddu di un grande classe di Semiconductors chi hannu strutture cristal listessu.

cristal Structure Si è Ge sunnu li stissi comu chiddu di li buttuna e α-lanna. It circundà ogni atomu 4 atomi cchiù vicina chì formanu un tetraedru. Vergogna à linge veni chiamatu quattru volte. Cristalli tetradricheskoy basi azzaru si sprimi di l 'industria tempura è ghjucà un rolu di chjave in tecnulugia mudernu. Certi di l 'elementi V è VI di u gruppu verbi periodic sò dinù Semiconductors. Esempii di issu tippu di Semiconductors - Fosfaru (P), surfaru (S), sélénium (Se) è tellure (Te). Sti Semiconductors pò esse atomi triplici (P), disubstituted (S, Se, Te), o un unioni di quattru-volte. Cum'è un risultatu pò esisti tali elementi in parechje strutture lattice differente, è dinù esse preparatu in forma di vetro. Per esempiu, Se cultivata in strutturi cristal monoclinic è trigonal, o cum'è una finestra (chì ponu dinù esse cunsidarati com'è un cristallino).

- Diamond hà Sognu giant termichi, attore proprietà miccanicu e scope, altu forza miccanicu. A larghezza di i difettu energia - de = 5,47 eV.

- Silicon - semiconductor usatu in Leoni sulari, e forma amorphous, - in un muvimentu sulari magre-cosita. Hè a più aduprata in Leoni sulari semiconductor, facile à English, hà boni proprietà di olivi e miccanicu. DE = 1,12 eV.

- Germaniu - semiconductor usatu in u spectroscopy rayons-ray, Leoni sulari altu spettaculu. Usate in i primi diodes è transistors. Hè ubligatoriu di menu pulizia cà caldo. DE = 0,67 eV.

- Seleniu - un semiconductor, chì hè usata in u rectifiers sélénium avè un altu resistenza radiazzioni è i mezi à guarì stessa.

chiddi dui-elimentu

Proprietà di Semiconductors furmati elementi 3 è 4 di u gruppi verbi periodic s'assumiglia à l ' uggetti di cumposti 4 gruppi. Lu passaggiu di lu 4 gruppi di elementi a cumposti 3-4 G gr. Si prega di cumunicazioni mudificà perchè celu elettroni transports incaricata da un atomu di atomu 3 Group 4 Gruppu. Ionicity cancia la pruprità di Semiconductors. Si ti fa un accrescimentu in l 'azioni energia è Ion-Ion difettu energia struttura di gruppu Emissio Coulomb. Esempiu cumposti binariu, di stu tipu - Indium antimonide, InSb, GaAs èni arsenide, èni antimonide GaSb, Indium phosphide inp, antimonide aluminium AlSb, èni phosphide GaP.

aumenta Ionicity è u so valore cresce di più i gruppi in cumposti 2-6 cumposti, cume cadmio selenide, pot di zincu, cadmium sulfide, cadmio Telluride, selenide zincu. Cum'è un risultatu, la maggiuranza di cumposti 2-6 gruppi à ruban pruibitu largu 1 eV, fora di chiddi di mercury. Mercury Telluride - senza difettu semiconductor energia, semi-di metallu, cum'è α-lanna.

Semiconductors 2-6 gruppi cù una grossa usu età difettu energia in i pruduzzioni di laser è metafonesi. gruppi binariu 6 2- cumposti cù un 'energia difettu narrowed prupizia di receivers infrarouge. cumposti binariu di elementi di i gruppi 1-7 (CuBr cuprous pot, AgI iodide argentu, acid ramu CuCl) à causa di l 'alta ionicity hannu cchiù largu bandgap W eV. Iddi nun nn'havi Semiconductors, è tourisme. cornu Crystal anchoring energia per via di Coulomb azioni interionic favurizeghja atomi strutturanti di sali cun sestu ordine, invece di cuurdinati a quadratic. Cumposti 4-6 gruppi - pot, Telluride gout, lanna pot - cum'è Semiconductors. Ionicity di sti prudutti prumove dinù l 'unioni furmazzioni Sextuple. Per ùn ionicity preclude la prisenza di iddi hannu un spaziu à ruban assai ristritti, si pò esse à prò di riciviri raghji infrarouge. Gallium nitride - un gruppi cumposti 3-5 cù una larga difettu energia, truvà dumanda in laser semiconductor è diodes lume-Light iavanu a la parti blu, di u peni.

- GaAs, èni arsenide - u mondu dopu à l 'siconda semiconductor Silicium hè cumunimenti usatu comu na nostra lingua per altre conductors, per esempiu, GaInNAs è InGaAs, in setodiodah infrarouge, transistors altu ultrahigh è ICs, Leoni sulari assai efficace, diodes chimique, scova di cure in nucleari. DE = 1,43 eV, chì migliurà i dispusitivi lu putiri 'n cunfrontu cun caldo. Brittle, cuntene più impurities difficiule à English.

- ZnS, zincu pot - sali di zincu di sulphide gocce cù i zoni banna pruibitu è 3.54 3.91 eV, usatu in laser è comu un phosphor.

- sns, lanna pot - semiconductor usatu in photoresistors è photodiodes, DE = 1,3 e 10 eV.

oxides

U oxides metallu priurità sò Sognu tourisme francese, ma ci sò eccezzioni. Esempii di issu tippu di Semiconductors - granule nichel, granule ramu, granule kobalt, dioxyde di ramu, granule ferru, granule Europiu, granule zincu. Dapoi dioxyde di ramu esisti comu lu cuprite minerale, u so proprietà stati studiati intensively. U prucedimentu di a cultura di issu tippu di semiconductor ùn hè micca sempre sana sana chjara, cusì u so usu hè sempri limitata. Una eccessione hè granule zincu (ZnO), i gruppi cumposti 2-6, hè usatu comu l 'passive è in la pruduzzione di Crêpe kit e plaster.

A situazione hà cambiatu drammaticamènti dopu superconductivity statu scupertu in parechji cumposti di ramu cù ossigenu. A prima superconductor temperature apre Bednorz è Muller, fù semiconductor cumposti basatu nantu La ₂ CuO _4, u difettu energia di 2 eV. Sustituennu divalent trivalent Lantaniu, Bariumsulfid o strontium, introduttu in u purtatori rispunsevule semiconductor di e so tane. Jùnciri la cuncintrazzioni pirtusu nicissariu face La ₂ CuO ₄ superconductor. A stu tempu, la température più altu di passaggiu à a statu superconducting apparteni cumposti HgBaCa ₂ Cu ₃ O _8. At àutu prissioni, u so valore hè 134 K.

ZnO, varistor granule zincu veni usatu, diodes luce blu-Light, sensors di gas, sensors biodiversità, SA Windows, to reflect lume infrarouge, comu nu cunnutturi in metafonesi LCD e vitru sulari. DE = 3,37 eV.

cristalli layered

cumposti Double, comu chiddu diiodide, èni selenide è mulibdenu disulphide differ struttura di cristallo layered. A Bonifacio, sò liami covalent di na forza, assai più forte chè i so liami Waals van der trà i Bonifacio elli stessi. Semiconductors tali tipu sunnu ntirissanti picchì l 'elettroni si cumportanu in Bonifacio, d' un chjucu-du-tridiminsiunali. Azioni di Bonifacio, hè cambiatu da inizià atomi fora - intercalation.

M mos _2, mulibdenu disulphide hè usata in scova altu ultrahigh, rectifiers, memristor, transistors. DE = 1,23 e 1.8 eV.

Semiconductors AB

Esempii di Semiconductors nant'à u fundamentu di cumposti urgànichi - naftalina, polyacetylene (CH _{2) n,} anthracene, polydiacetylene, ftalotsianidy, polyvinylcarbazole. Semiconductors Organic hannu un dispone più di non-biulogica: ch'elli sò facili à quellu a qualità àutri. Anzi cu liami cuniugamu furmari -C = C-C = pussedi sustanziali òttica non-lunaire è, per via di quessa, a optoelectronics incruchjata. In più, i zoni semiconductor AB difettu energia varianu cambià cumposta di fòrmula, chì hè più faciuli cà quidda di Semiconductors cunvinziunali. allotropes cristallu di fullerenes carbone, graphene, nanotubes - dinù Semiconductors.

- Fullerene hà una struttura in a forma di un poltopu certevule chjusu da un nummu ancu di l'atomi di carboni. Un dopaje di u fullerinu C _{60 cun un} metallu alkali scurgò in un superconductor.

- U grafenu hè furmatu da una capa di carbon di monatomicu, cunnessu à una reticula dimensionale di rintimentu ecunomugale. Hà un cuntrollu di termichi è a mobilità di l'elettore, alta rigidità

- Nanotubi sò rotulati in un tubu di platti grafitti, avè parechji nanometri in diametre. Questi forme di carbone anu un grande prospectu in a nanoelectrònica. Dopu à l'aderenza, i qualità metalli o semicundutturi ponu esse exhibiti.

Semiconductors magnetichi

I Componi cun ijoni magnetichi di l'europiu è u manganese sò interessanti propietati magnetichi è semicunduttori. Esempi di semicutturi di stu tipu sò l'europium sulphide, europium selenide è solu sulidenti cum'è Cd _1-x Mn _x Te. U cuntenutu di ioni magnetichi influenzi u modu chì e proprietà magnetiche cum'è l'antiferromagnetismu è u ferromagnetismu manifestanu in sustanzi. Semi-magnetic semiconductors sò suluzioni magnetichi sullicenti di semicutturi chì cuntenenu ioni magnetichi in una smallcentu cuncintrazione. Tali soliti suluzzioni cridite l'attinzioni da i so prospettivi è u grandi putenzi per i pussibuli applicazioni. Per esempiu, à u cuntrariu di semicutturi non magnetichi, ponu accade un millioni di parechji volte in a rotation Faraday.

Studi magneto-ottichi forti di i semicutturi magnetichi facenu possibili d'utilizà per a modulazione ottica. Perovskite, cum'è Mn _0.7 Ca _0.3 O _{3, sò e} so proprietà supiriura di a transizione di metalli semicundutturi, a dependenza diretta di u quali nantu à u campu magneticu hà da cunsiguenza di u fenomenu di a magneto-resistividad giant. Sò usati in ingineru di radiu, apparatu otticu, chì sò cuntrullati da un terrenu magneticu, in e guida d'acqua di i dispositi microondas.

Ferroelectricu di Semiconductor

Stu tipu di cristallu hè carattarizatu da a prisenza di i momenti elettrici in elli è l'apparizione di una polarizzazione spontanea. Per esempiu, PbTiO ₃ semicuttutturi di titanate di u titanatu, BaTiO ₃ titanate di barium, GeTe telluride, SnTe telluride, chì anu propietariu ferrulèle à bassa temperature, ani pruprietà. Sti tali materiali sò usati in non-lineari ottiċi, i prugrammi in memoria è i sensorii piezoelettrichi.

Varietà di materia semicundutturi

In più di i susturiti semicuttoghjule esposu supra, ci sò parechje altre chì ùn si ponenu nisunu di i tipi di listessa. I cumposti di i elementi di a formula 1-3-5 ₂ (AgGaS ₂ ) è 2-4-5 ₂ (ZnSiP ₂ ) formenu cristalli in a struttura di calcopirita. I boni di i composti sò tetraèdrii, analogiusi à 3-5 è 2-6 semicuttuttori semicuttrici cù una struttura cristiana di zinc blende. I cumposti chì formanu elementi di i 5 semicutturi (cum'è As ₂ Se ₃ ) sò semiconductor in forma di cristallu o vetru. E Chalcogene di bismuto è antimoniu sò usati in generatori termoelectrici. I pruprietà di i semicutturi di stu tipu sò assai interessanti, ma ùn anu micca acquistatu popolarità per una aplicación limitata. In ogni modu, u fattu chì esistenu confirmeti a presenza di ancu prima di u fini di e spazii spjegati di a fisica di semicundutturi.