- เซมิคอนดักเตอร์คืออะไร?
- การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์
- ประเภทของสารกึ่งตัวนำ
- ตัวอย่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
- วัสดุนำไฟฟ้า
- วัสดุฉนวน
เราอธิบายว่าเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าคืออะไร ประเภท การใช้งาน และตัวอย่าง นอกจากนี้วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและฉนวน
เซมิคอนดักเตอร์คืออะไร?
เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ ขึ้นอยู่กับสภาพทางกายภาพที่พบ เงื่อนไขเหล่านี้มักจะเกี่ยวข้องกับ อุณหภูมิ และ ความดัน, อุบัติการณ์ของรังสีหรือความเข้มของ สนามไฟฟ้า หรือ สนามแม่เหล็ก ที่วัสดุอยู่ภายใต้
เซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วย องค์ประกอบทางเคมี ต่างกันมาก ซึ่งอันที่จริงมาจากภูมิภาคอื่นที่ไม่ใช่ ตารางธาตุแต่มีลักษณะทางเคมีบางอย่างเหมือนกัน (โดยทั่วไปมีลักษณะเป็นเตตระวาเลนต์) ซึ่งให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าเฉพาะแก่พวกเขา ปัจจุบันเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือซิลิกอน (Si) โดยเฉพาะในอุตสาหกรรม อิเล็กทรอนิกส์ และของ การคำนวณ.
นักฟิสิกส์และนักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ สตีเฟน เกรย์ (1666-1736) ค้นพบเซมิคอนดักเตอร์ในปี ค.ศ. 1727 ร่วมกับวัสดุฉนวน แต่ต่อมาในปี พ.ศ. 2364 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อจอร์จ ไซมอน ได้มีการอธิบายกฎหมายที่อธิบายพฤติกรรมและคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำอีกด้วย (1789-1854).
การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์
เซมิคอนดักเตอร์มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากอนุญาตให้ขับและปรับค่า กระแสไฟฟ้า ตามรูปแบบที่จำเป็น ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงเป็นเรื่องปกติที่พวกเขาจะคุ้นเคยกับ:
- ทรานซิสเตอร์
- วงจรรวม
- ไดโอดไฟฟ้า
- เซ็นเซอร์ออปติคัล
- โซลิดสเตตเลเซอร์
- โมดูเลเตอร์ไดรฟ์ไฟฟ้า (เช่น แอมป์กีต้าร์ไฟฟ้า)
ประเภทของสารกึ่งตัวนำ
เซมิคอนดักเตอร์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ขึ้นอยู่กับการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมทางกายภาพ ได้แก่:
เซมิคอนดักเตอร์ภายใน
พวกเขาประกอบด้วย .ประเภทเดียว อะตอม, จัดเรียงใน โมเลกุล จัตุรมุข (นั่นคือสี่อะตอมที่มีความจุ 4) และอะตอมของพวกมันรวมกันด้วย พันธะโควาเลนต์.
การกำหนดค่าทางเคมีนี้ป้องกัน ความเคลื่อนไหว เป็นอิสระจาก อิเล็กตรอน รอบโมเลกุล ยกเว้นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ แล้วอิเล็กตรอนก็จะเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของ พลังงาน ที่มีอยู่และ "กระโดด" ออกจากพื้นที่ว่างที่แปลเป็นประจุบวกซึ่งจะดึงดูดอิเล็กตรอนใหม่ กระบวนการนี้เรียกว่าการรวมตัวใหม่ และปริมาณของ ความร้อน ที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นปัญหา
เซมิคอนดักเตอร์ภายนอก
วัสดุเหล่านี้อนุญาตให้มีกระบวนการเติมสาร ซึ่งก็คืออนุญาตให้รวมสิ่งสกปรกบางชนิดไว้ในโครงสร้างอะตอมของพวกมัน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนเหล่านี้ ซึ่งสามารถเป็นเพนตาวาเลนต์หรือไตรวาเลนท์ได้:
- เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกชนิด N (ผู้บริจาค) ในวัสดุประเภทนี้ อิเล็กตรอนมีจำนวนมากกว่ารูหรือตัวพาที่มีประจุอิสระ ("ช่องว่าง" ของประจุบวก) เมื่อมีการใช้ความต่างศักย์กับวัสดุ อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่ไปทางซ้ายของวัสดุ แล้วรูไปทางขวา เมื่อรูไปถึงด้านขวาสุด อิเล็กตรอนจากวงจรภายนอกจะเข้าสู่เซมิคอนดักเตอร์ และส่งกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น
- เซมิคอนดักเตอร์ชนิด P ภายนอก (ตัวรับ) ในวัสดุเหล่านี้สิ่งเจือปนที่เพิ่มเข้ามาแทนที่จะเพิ่มอิเล็กตรอนที่มีอยู่จะเพิ่มรู ดังนั้น เราพูดถึงวัสดุตัวรับเพิ่มเติมเนื่องจากมีความต้องการอิเล็กตรอนมากกว่าความพร้อมใช้งานและ "พื้นที่" ว่างที่อิเล็กตรอนควรไปทำหน้าที่ เพื่ออำนวยความสะดวกในการผ่านของกระแส
ตัวอย่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดใน อุตสาหกรรม เป็น:
- ซิลิคอน (ศรี)
- เจอร์เมเนียม (Ge) มักจะอยู่ใน โลหะผสม ซิลิคอน
- แกลเลียม อาร์เซไนด์ (GaAs)
- กำมะถัน
- ออกซิเจน
- แคดเมียม
- ซีลีเนียม
- ชาวอินเดีย
- สารเคมีอื่นๆ ที่เกิดจากการรวมกันของธาตุจากกลุ่มที่ 12 และ 13 ของตารางธาตุ กับธาตุจากกลุ่มที่ 16 และ 15 ตามลำดับ
วัสดุนำไฟฟ้า
ซึ่งแตกต่างจากเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าแตกต่างกันไป วัสดุนำไฟฟ้าพร้อมที่จะส่ง ไฟฟ้าเนื่องจากโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม ค่าการนำไฟฟ้านี้อาจผันผวนและได้รับผลกระทบจากสภาวะทางกายภาพของสิ่งแวดล้อมในระดับหนึ่งตั้งแต่ การนำไฟฟ้า มันไม่แน่นอน
ตัวอย่างของวัสดุนำไฟฟ้าคือส่วนใหญ่ของ โลหะ (เหล็ก ปรอท ทองแดง, อลูมิเนียม เป็นต้น) และ น้ำ.
วัสดุฉนวน
สุดท้าย วัสดุฉนวน คือ วัสดุที่ต้านทานการนำไฟฟ้า นั่นคือ ป้องกันทางผ่านของ อิเล็กตรอน และมีประโยชน์ดังนั้นในการป้องกันตัวเองจากไฟฟ้าเพื่อป้องกันไม่ให้ใช้หลักสูตรฟรีหรือการลัดวงจร ฉนวนยังไม่เป็นฉนวนอย่างมีประสิทธิภาพร้อยเปอร์เซ็นต์ พวกเขามีขีด จำกัด (แรงดันพังทลาย) ซึ่งพลังงานนั้นรุนแรงมากจนไม่สามารถรักษาสภาพเป็นฉนวนได้ดังนั้นจึงส่งกระแสไฟฟ้าอย่างน้อยก็ในระดับหนึ่ง
ตัวอย่างวัสดุฉนวน ได้แก่ พลาสติก, เซรามิก, แก้ว, ไม้และกระดาษ