د semiconductors مثالونه. ډولونه، مال، عملي غوښتنلیکونه

تر ټولو مشهور دی semiconductor سیلیکون (Si). خو له هغه څخه پرته، چې هلته ډېر نور دي. مثالونه طبيعي، لکه semiconductor توکي په توګه blende (ZnS)، cuprite (Cu ₂ O)، galena (PBS) او داسې نور. د د موادو په نامه د سړي تر ټولو متنوع ټولګي يو د semiconductors کورنۍ، په شمول د semiconductors په لابراتوارونو چمتو، استازيتوب کوي.

د semiconductors ځانګړتیاوې

nonmetals د 13 څخه چې - د دوره جدول د 104 عناصر فلزات 79، 25 دي کيمياوي عناصر semiconducting مال او 12 لري - dielectric. اصلي semiconductor ځانګړنه په تشکيل چې د دوی conductivity د پام وړ سره د تودوخې زياتوالي زياتوي. په توګه کنډکټرو - په کم حرارت، دوی په شان عایقونو او د، د لوړ چلند. دا semiconductors له فلزي توپير لري: فلزي مقاومت تناسب ته د حرارت د زیاتوالي زياتوي.

د semiconductor فلزي له بل توپیر دا دی چې د semiconductor د مقاومت د رڼا تر اغېز لاندې کموي، په داسې حال کې د ورستنیو فلزي زيانمنه نه. هم د semiconductors د conductivity توپیر لري کله چې د د کثافت د يوې ډېرې کوچنۍ اندازه اداره کیږي.

Semiconductors د مختلفو جوړښتونو کریستال کیمیاوي مرکباتو په منځ کې موندل کېږي. دا کیدای شي عناصر لکه سیلیکون او selenium، يا دوه چنده مرکباتو لکه gallium arsenide. عضوي مرکباتو، لکه polyacetylene، (CH) _(N)، - semiconductor مواد. ځینې ټاکلي semiconductors مقناطیسي (CD _1-X MN _x • کومه) يا ferroelectric مال (SbSI) ته تبارز. نور alloying سره پوره شي superconductors (GeTe او SrTiO _3). د نوي موندل شوي د لوړ حرارت superconductors زياتره فلزي semiconducting پړاو لري. د مثال په توګه، La ₂ CuO ₄ semiconductor ده، خو سره د SR د الیاژ د جوړښت (La _1-X SR _{x) 2} CuO ₄ شي _{sverhrovodnikom.}

د فزیک د درسي کتابونو سره د 10 څخه تر 10 ^{-4 7} ohms · متر يو برېښنايي resistivity ورکړي semiconductor موادو په توګه تعریف. ښايي د یو بدیل په تعريف. له 0 څخه تر 3 Ev - د د semiconductor منع بند سور. فلزاتو او semimetals - سره صفر د انرژۍ د واټن، او د موادو په کوم کې چې دا عایقونو W Ev په نامه زیات يو مادي. استثنا هم شته. د مثال په توګه، د یو semiconductor الماس لري يوه پراخه منع زون 6 Ev، نيمه روپوش GaAs - 1،5 اي وي. په نیلي سیمه optoelectronic وسیلو یو مادي ګېدړې د،، د 3.5 Ev منع بند سور.

د انرژۍ په واټن

په کریستال lattice اتومونه Valence orbitals ته د انرژۍ کچه د دوه ډلو ویشل شوي دي - يو وړيا زون، موقعيت لري په لوړه کچه، او ټاکي د semiconductors بریښنا conductivity، او د valence بند، لاندې. دا په کچه، په کتو سره د کریستال lattice جوړښت او اتومونه د symmetry کولای څخه تېرېږي، او يا له يو بل سره واټنونو سره شي. او په وروستی صورت کې د انرژۍ د واټن، او یا په بل عبارت، د منع بند زونونو ترمنځ شتون لري.

د ځای او د تېلو په کچه د موادو او رسانا مال له خوا ټاکل کيږي. ته دا فیچر مواد وېشل د کنډکټرو، عایقونو، او semiconductors له مخې. د د semiconductor منع بند پلنوالی توپير 0.01-3 Ev، په پرتله 3 Ev د dielectric د انرژۍ تشه رامنځته کوي. له امله د انرژۍ د تشې په کچه د تداخل فلزاتو نه دي.

Semiconductors او عایقونو، کې د فلزاتو برعکس، د الکترون دي valence بند او د نږدې وړيا زون، یا د دایرول بند ډک، د valence د انرژۍ له څیریدل رستې پړاو - د الکترون منع انرژيو برخه.

په dielectrics حرارتي انرژي یا بې ارزښته د برېښنا په برخه کې دا تشه له لارې د ټوپ لپاره کافي نه دی، د الکترون د دایرول بند تابع نه دي. دوی نه شي کولای چې د کریستال lattice له لارې د حرکت او د برېښنا د اوسني وړونکي شي.

د بریښنا conductivity ډيزيلي، په valence کچه یو الکټرون بايد د انرژۍ، چې به د انرژۍ د واټن له منځه کافي وي ورکړل شي. یوازی هغه وخت چې د انرژۍ د جذب اندازه ده د انرژۍ د واټن د ارزښت په پرتله کوچنی نه، به په دایرول په کچه د valence الکټرون کچه څخه تېر شو.

په دې صورت کې، که د د انرژۍ د واټن د عرض څخه اوړي 4 Ev، conductivity semiconductor excitation شعاع یا د تودولو هم عملا ناممکن دی - د په ذوب حرارت د الکترون excitation د انرژۍ د پوره د زون له لارې د انرژۍ د واټن ټوپ نه ده. کله چې په اوردجهنم، د کریستال د برېښنايي conductivity مخکې رادبره شي. دا ډول مواد شامل دي ګاليب (De = 5،2 اي وي)، الماس (De = 5،1 اي وي)، څو مالګي.

Extrinsic او جوړښتی conductivity semiconductor

خالص semiconductor کرستالونو لري، برلینګټن conductivity. دا ډول semiconductors مناسب نومونه. برلینګټن semiconductor لرونکی د سوريو او وړيا الکترون برابر شمېر. کله چې د semiconductors زياتوالي برلینګټن conductivity بخارۍ. په ثابت حرارت، هلته ده د تولید الکټرون هول جوړو خوځنده اندازه او د recombining الکترون او سوري، چې د دغو شرايطو لاندې باقي پاتي شي د شمېر تعادل په حالت.

د شبهو شتون د پام وړ د semiconductors بریښنا conductivity اغيزه کوي. زياته يې اجازه ورکوي ډیره د سوريو څخه یو لږ شمیر د وړيا الکترون د شمیر زیاتوالی او د په دایرول کچه الکترون يو کم شمېر د سوريو د شمېر د زياتوالي. د کثافت semiconductors - د کنډکټرو لرلو د ذمایمو conductivity.

شبهو څخه دي په اسانۍ سره مرسته الکترون دي مرستندویانو غوښتنه وکړه. د مرستندویانو شبهو څخه کیدای شي کيمياوي عناصر سره اتومونه، د valence کچه چې د اډې موادو د اتومونه څخه زيات الکترون لري. د مثال په توګه، فاسفورس او bismuth - یو سیلیکون بسپنه شبهو څخه.

د انرژۍ لپاره په دایرول سیمه کې د یوه الکټرون د ټوپ ته اړتيا ده، د فعالولو د انرژۍ په نامه. د کثافت semiconductor اړتيا اډه موادو په پرتله دا ډېر لږ دی. سره لږ د تودولو او يا رڼا کې د کثافت semiconductors اتومونه الکترون مېشتو خوشې شول. ځای پاتې د ذرې یو الکټرون سوري نیسي. خو د الکټرون سوري recombination نه ترسره شي. د بسپنه ورکوونکو د کندې په conductivity ده ټيټه. دا ځکه چې د ذمایمو اتومونه يوه کمه اندازه اجازه نه وړيا الکترون اکثره کندې ته نژدې او د جوړې دا. الکترون ځینو سوري دي، خو د دي له امله د انرژۍ د کافي کچه کولای د هغوی د ډکولو لپاره نه.

يو لږ additive بسپنه ذمایمو څو امر سره په برلینګټن semiconductor د وړيا الکترون د شمېر په پرتله د دایرول الکترون شمېر زياتوي. الکترون دلته - د د د کثافت semiconductors اټومي تور اصلي وړونکي. دا موادو پورې اړه لري چې د N-ډول semiconductors.

شبهو څخه چې د semiconductor الکترون قيدوي، د کې دا سوري د شمیر زیاتوالی، acceptor په نامه. Acceptor شبهو څخه کيمياوي عناصر سره د semiconductor د اډې څخه valence کچه د الکترون لږ شمير دي. برون، gallium او indium - په سیلیکون acceptor ذمایمو.

د semiconductor ځانګړتیاوې دي په خپلو کریستال جوړښت عيب تړاو لري. دغه کار ددی سبب د خورا سوچه کرستالونو د ودې ته اړتيا ده. د semiconductor دایرول پارامترونو د dopants د سربیره له خوا کنتروليږي. سیلیکون کرستالونو doped سره د فاسفورس (V ضمني عنصر) چې د مرستندویانو ته کریستال سیلیکون N-ډول جوړ دی. د سره P-ډول سیلیکون اداره بورن acceptor کریستال. Semiconductors Fermi ته د بند واټن پيدا په دې توګه د منځني دا حرکت په کچه د تاوان.

د يوه عنصر semiconductors

ډير عام semiconductor ده، البته، سیلیکون. سره په ګډه په جرمني، هغه د semiconductors چې ورته کریستال جوړښتونه لري یو لوی ټولګي په بڼې وه.

جوړښت کریستال Si او واړوه په توګه د الماس او α-مومن چې د يو شان دي. دا د هر اتوم 4 نږدې اتومونه چې د tetrahedron جوړوي راتاو. دا ډول همغږي څلور ځلې غوښتنه وکړه. کرستالونو tetradricheskoy بانډ د برښنا صنعت د پاره د فولادو اډه او په عصري تکنالوژۍ کې مهم رول ولوبوي. د عناصرو V او د شپږم د دوره میز ډلې ځينې semiconductors هم دي. فاسفورس (P)، سلفر (S)، selenium (ايجاد) او tellurium (• کومه) - د د semiconductors دا ډول مثالونه. دا semiconductors کیدای شي درې ګوني اتومونه (P)، disubstituted (ص، ايجاد، • کومه) يا څلور برابره همغږي. په پایله کې داسې عناصر په څو بیلابیلو شيشيي جوړښتونو شتون لري، او هم د ګيلاس په بڼه چمتو شي. د مثال په توګه، او دژمي په monoclinic او trigonal کریستال ساختمانونه يا يوه کړکۍ (چې هم کولای شي د یو پوليمر وبلل شي) په توګه کرل.

- الماس لري ښه حرارتي conductivity، وڅېړئ په ميخانيکي او نوري مال، لوړ میخانیکي پیاوړتیا. د انرژۍ د واټن سور - De = 5،47 Ev.

- سیلیکون - semiconductor په لمريزې حجرو، او بې شکله فورمه، کارول - په نری-فلم لمریز حجرو. دا په semiconductor لمریز حجرو تر ټولو کارول، د تولید آسانه، ښه برقي ميخانيکي او مال لري. De = 1،12 Ev.

- Germanium - semiconductor په ګاما-ray spectroscopy، لوړ کړنو لمریز حجرو کارول. په لومړي diodes او transistors لپاره کارول کيږي. دا په پرتله سیلیکون لږ پاکولو ته اړتیا لري. De = 0،67 Ev.

- Selenium - یو semiconductor، په selenium rectifiers لرلو د وړانګو د لوړ مقاومت او توان پخپله شفا چې کارول کېږي.

دوه عنصر مرکباتو

د Semiconductors جوړه عناصر 3 او 4 د دوره جدول ډلو د Properties د ورته د مرکباتو مال 4 ډلو. د څخه د عناصرو 4 ډلو د لېږد ته 3-4 جی مرکبات دا کار د اړیکو یوه حده ځکه ذرې څخه ionic تور ترانسپورت الکترون تر 3 ګروپ 4 ګروپ atom. Ionicity د semiconductors د ملکیتونو بدلوي. دا لامل ګرځي Coulomb انرژۍ او ایون-ion د متقابل عمل د انرژۍ د واټن الکټرون بند جوړښت کې زیاتوالی. مثال دې ډول دويال مرکباتو - indium antimonide، InSb، gallium arsenide GaAs، gallium antimonide GaSb، indium phosphide InP، المونیم antimonide AlSb، gallium phosphide تشه رامنځته کوي.

Ionicity د زياتوالي او د هغه ارزښت په مرکباتو نور ډلو وده 2-6 مرکباتو، لکه cadmium selenide، زنک sulfide، cadmium sulfide، cadmium telluride، زنک selenide. په پایله کې، د مرکباتو اکثریت 2-6 ډلو بند پراخه څخه 1 Ev منع، سیماب مرکباتو پرته. میرکیوري Telluride - له انرژۍ پرته تشه semiconductor، نيمه فلزي، لکه α-مومن.

Semiconductors 2-6 ډلو سره د لایزرونه او نمايش د تولید د یوه لوی انرژۍ د واټن پیدا استعمال. دويال ډلو 6 2- سره د يوه تنګه واټن د انرژۍ لپاره د اودبې السه مناسب ودانۍ. له امله د لوړ ionicity د ډلو 1-7 (cuprous bromide CuBr، AgI سپينو iodide، مسو کلورايد CuCl) عناصر دويال مرکبات لري پراخه bandgap W Ev. دوی په حقيقت کې semiconductors نه، او عایقونو وکړي. کريستال ودې وشی د انرژۍ له امله Coulomb interionic په تعامل کې اسانتیاوې جوړښت اتومونه مالګې سره د شپږم په موخه، پر ځای د يو عبارتي همغږي کړي. مرکباتو 4-6 ډلو - sulfide، رهبري telluride، مومن sulfide - په توګه semiconductors. د دغو موادو Ionicity هم د جوړېدو sixfold همغږۍ ته وده ورکوي. څومره ionicity د شتون دوی يو ډېر تنګ بند تشې نه لري مخه ونيسی، دوی کولای شي د اودبې وړانګو د ترلاسه کولو لپاره وکارول شي. Gallium انبوه - يوه ودانۍ ډلو 3-5 سره په يوه پراخه د انرژۍ د واټن، په درخواست پیدا semiconductor ليزرز او رڼا-emitting diodes د طیف د نیلي په برخه کې فعاليت کوي.

- GaAs، gallium arsenide - پر دوهمه سیلیکون semiconductor وروسته د تقاضا په عمومی توګه setodiodah اودبې، د لوړې فریکونسۍ transistors او ICS، په لوړه کچه اغیزمن لمریز حجرو، ليزر diodes، د اټومي علاج کې سپيانو په توګه د نورو کنډکټرو يوه لايه کارول، د مثال په توګه، GaInNAs او InGaAs،. De = 1،43 اي وي، چې په پرتله د سیلیکون د بریښنا وسایلو ښه والی. او ماتېدونکي، نور شبهو په تولید او ستونزمن لري.

- ZnS، زنک sulfide - جست سره حرام بند زونونو او 3.54 3.91 Ev، په لایزرونه او یو د فاسفور په کارول د هايډروجن سلفايډ او مالګې.

- SnS، مومن sulfide - semiconductor په photoresistors او photodiodes کارول، De = 1،3 او 10 Ev.

اکسايد د

د فلز اکسايد د ترجیحا ښه عایقونو دي، خو استثنا شتون لري. ډالرارزښت آکسايډ، مسو آکسايډ، کوبالت آکسايډ، مسو ډای، د اوسپنې د آکسايډ، europium آکسايډ، زنک آکسايډ - د semiconductors دا ډول مثالونه. څرنګه چې د مسو د ډای د منرالونو cuprite په توګه شتون ولري، او خپل مال شوي مطالعه سخت. د semiconductor دې ډول د کښت لپاره د طرزالعمل نه تر اوسه په بشپړه توګه څرګنده ده، نو د هغوی د استعمال دی اوس هم محدوده ده. یوه استثنا ده جست آکسايډ (ZnO)، ودانۍ ډلو 2-6، د transducer په توګه او د روبان و نوار او plasters د تولید لپاره کارول.

دغه حالت بدل ډراماتيکه وروسته superconductivity شو په سره اکسيجن د مسو څو مرکباتو کشف شول. د لوړ حرارت د لومړي superconductor دابرخه Bednorz او Muller، انګړ semiconductor پر La ₂ CuO _4، د 2 Ev د انرژۍ د واټن پر بنسټ شو. دې بدلون divalent trivalent lanthanum، barium یا strontium، معرفي ته د سوري semiconductor تور وړونکي. د اړتيا وړ د کندې په غلظت د تحقق لپاره کوي La ₂ CuO ₄ superconductor. په دې وخت کې، د superconducting دولت ته د انتقال د لوړ حرارت پورې اړه مومي HgBaCa ₂ Cu ₃ اې _8. په لوړ فشار، دهغه د ارزښت په دی 134 K.

ZnO، زنک آکسايډ varistor کارول کیږي، د آبي روښنايي-emitting diodes، د ګازو د حس کونکي، بيولوژيکي حس کونکي، کلراید کړکۍ ته اودبې رڼا منعکس کوي، لکه څنګه چې په LCD نمايش او د لمر بطرۍ یو conductor. De = 3.37 Ev.

طبقيي کرستالونو

دوه مرکباتو لکه diiodide رهبري، gallium selenide او Molybdenum disulphide طبقيي کریستال جوړښت سره توپير لري. د طبقو دي covalent بانډونو د پام وړ قوت، پخپله د طبقو تر منځ د van der Waals بانډونو په پرتله ډیر غښتلی. Semiconductors داسې ډول دي په زړه پورې ځکه چې د الکترون د يوه نيمه دوه بعدي طبقو چلند. د طبقو د خپلمنځي عمل له خوا بهر اتومونه معرفي بدل دی - intercalation.

MOS _2، Molybdenum هم disulfide په لوړ فریکونسي سپيانو، rectifiers، memristor، transistors کارول. De = 1،23 او 1.8 اي وي.

عضوي semiconductors

naphthalene، polyacetylene (CH _{2) (N)،} anthracene، polydiacetylene، ftalotsianidy، polyvinylcarbazole - د د عضوی مرکباتو په اساس semiconductors مثالونه. عضوی semiconductors باندې د غیر عضوي يوه ګټه لري: دوی په اسانه د مطلوبه کیفیت، ورسوي. سره مزدوج بانډونو موادو جوړوي -C = C-C = لري د پام وړ نوري غیر linearity او له امله دې، په optoelectronics وکارول شي. سربیره پردې، د انرژۍ د بند واټن عضوي semiconductor د فورمول ودانۍ توپير بدلون چې څومره په پرتله د دوديزې semiconductors چې آسانه. هم semiconductors - د کاربن د قوټبال، graphene، nanotubes شيشيي allotropes.

- فلیرین د حتی د کاربون د جوړو څخه د انار تړل پولیوپای شکل کې جوړښت لري. د الکلالي فلزي _سره د فلیرین C ₆₀ ډوډۍ کول دا په یو لوډ کنډکټرور کې بدلوي.

ګرافین د میتومومیک کاربن پرت لخوا جوړ شوی، چې د دوه اړخیز هایګونګون زغم سره تړل شوی. د ریکارډ حرارتي فعالیت او د برقیانو حرکت، لوړ شدت لري

- نانټوبیس د ګریټیټ پلیټونو ته لیږدول کیږي، پداسې حال کې چې څو متره میترونه لري. د کاربن دا ډول ډولونه په نانو الیکترونیزم کې لوی امکان لري. د آسنک، فلز یا سیمیکډرډر ځانګړتیاوو په نظر کې نیولو سره کیدی شي نندارې ته وړاندې شي.

مقناطیسي نیمګړتیاوونکي

د یوروپیم او مینگنیاني مقناطیسی آونونو سره مرکبونه په زړه پورې مقناطیسي او نیمیکارډکټر ځانګړتیاوې لري. د دې ډول نیمګړتیاو بیلګې د یوروپیم سلفیډ، یوروپیم سلیینډډ او حل حلونه لکه Cd _1-x MN _x Te دي. د مقناطیسی عنصر محتویات هغه لارې اغیزمن کوي چې په مقناطیسي ملکیتونو لکه انتي پییروموموماکیتیزم او فرمومګینټیزم ځان ځان ته څرګندوي. سیمی مقناطیسی نیمکترولیشنونه د سیمیکمینډرونو مقناطیسی حلونه دي چې په یو کوچني متمرکز کې مقناطیسی آئن لري. داسې ډول حلونه د هغوی د امکاناتو او د ممکنه غوښتنلیکونو لپاره د بالقوه امکاناتو له امله پام ځانته راولي. د بیلګې په توګه، د غیر مقناطیسي نیمګړتیاو په پرتله، دوی کولی شي د فارادی تغیر یو ملیون ځله زیات کړي.

د مقناطیسي سمیکانډرانو پیاوړې مقناطسي نظریات دا امکان لري چې د نظریې موډل لپاره کاروي. پیروسوفایټونه لکه _0.7 کیلو _0.3 o _{3 په څیر، د} هغه شتمنۍ لرونکي چې د نیمګړتیاو لیږد ته لوړ دي، د مقناطیسي ساحې مستقیم تړاو چې د مقناطیس مقاومت کولو د واقعیت پایله لري. دوی په راډیو انجنیري، نظری وسایلو کې کارول کیږي، کوم چې د مقناطیسي ساحې لخوا کنټرول کیږي، د مایکرووی وسیلو په څنډو کې.

د سیمیکډرډر فیرو بریښنایی

دا ډول کرسټال په دوی کې د برقی دقیقو شتون او د غیرقانوني پولاریزم څرګندول دي. د بیلګې په توګه، PbTOO _{3 د} مشر ټیتټیٹیک نیمکولیشنوران، BaTiO ₃ بیریم ټیتټینټ، GeTe Telluride، د SnTe Telluride، کوم چې د فایرو الیکتریک ځانګړتیا لري په ټيټه حرارت کې لري، داسې ډول ملکیت لري. دا توکي په غیر لینانس نظریه، د یادولو وسایطو او پایجایټریکیک سینسر کې کارول کیږي.

د مختلفو سیمیکچترونکي موادو

د پورته ذکر شویو نیمګړتیاوونکي موادو برسیره، دلته ډیری نور شتون لري چې د لست شوي لستونو الندې نه راځي. د فارمول عناصر مرکبونه 1-3-5 ₂ (AgGaS ₂ ) او 2-4-5 ₂ (ZnSiP ₂ ) د کمالکیرائٹ په جوړښت کې کرسټال جوړوي. د مرکب تړل تیترایدال دي، د 3-5 او 2-6 نیم سمیکرکډ نیم سمچالګرانو سره سم د زینک بلنډ کریستال جوړښت سره. هغه مرکبات چې د ګروپ 5 او 6 نیمکولیشنور عناصر جوړوي (لکه د ₂ سیټ ₃ ) د کرسټال یا شیش په بڼه نیمګړتیاوې دي. د بسموت او انډیټیوټ Chalcogenides په نیمه برمته تودرو بریښنا جنراتورونو کې کارول کیږي. د دې ډول نیمګړتیاوو ځانګړتیاوې خورا زړه پورې دي، مګر د محدود غوښتن لیک له امله یې د شهرت حاصل نه دی ترلاسه کړی. په هرصورت، حقیقت دا دی چې دوی شتون لري د حتی د سیمیکډرډر فزیک د بې ځایه شویو سیمو پای ته رسیدو دمخه حتی د شتون تایید کوي.