Kogud

Pooljuhtmaterjalide tüübid "Rühmad ja klassifikatsioonid

Pooljuhtmaterjalide tüübid

Pooljuhtmaterjale on palju erinevaid.

Nendel erinevat tüüpi pooljuhtidel on veidi erinevad omadused ja need sobivad erinevatele pooljuhtseadmete vormidele.

Mõned võivad olla rakendatavad standardsete signaalirakenduste jaoks, teised kõrgsagedusvõimendite jaoks, teised tüübid aga elektrirakenduste ja karmide keskkondade jaoks või teised valgust kiirgavate rakenduste jaoks. Kõigis neis erinevates rakendustes kasutatakse tavaliselt erinevaid pooljuhtmaterjale.

Pooljuhtide tüübid / klassifikatsioonid

Erinevate pooljuhtide tüüpide määratlemiseks saab kasutada kahte põhirühma või klassifikatsiooni:

  • Sisemine materjal: Sisemine pooljuhtmaterjali tüüp, mis on valmistatud keemiliselt väga puhtaks. Selle tulemusena on sellel väga madal juhtivuse tase, millel on väga vähe laengukandjaid, nimelt auke ja elektrone, mis tal on võrdsetes kogustes.
  • Väline materjal: Äärmuslikud pooljuhttüübid on sellised, kus sisemisele põhimaterjalile on lisatud väike kogus lisandeid. Selles „dopingus” kasutatakse erinevat perioodilisustabeli rühma elementi ja sel viisil on valentsribas kas rohkem või vähem elektrone kui pooljuhil endal. See tekitab kas üleliigseid või puudulikke elektrone. Nii on saadaval kahte tüüpi pooljuhte: elektronid on negatiivselt laetud kandjad.
    • N-tüüp: N-tüüpi pooljuhtmaterjalis on elektrone üle. Sel viisil on võredes saadaval vabad elektronid ja nende üldine liikumine potentsiaalsete erinevuste mõjul ühes suunas põhjustab elektrivoolu voogu. See N-tüüpi pooljuhis on laengukandjateks elektronid.
    • P-tüüp: P-tüüpi pooljuhtmaterjalis on elektronide puudus, st kristallvõres on „augud“. Elektronid võivad liikuda ühest tühjast asendist teise ja sel juhul võib arvestada, et augud liiguvad. See võib juhtuda potentsiaalse erinevuse mõjul ja võib näha, et augud voolavad ühes suunas, mille tulemuseks on elektrivoolu voog. Aukude liikumine on tegelikult raskem kui vabade elektronide liikumine ja seetõttu on aukude liikuvus väiksem kui vabade elektronide liikuvus. Aukud on positiivselt laetud kandjad.

Pooljuhtmaterjalide rühmad

Kõige sagedamini kasutatavad pooljuhtmaterjalid on kristallilised anorgaanilised tahked ained. Need materjalid liigitatakse perioodilisustabelis sageli vastavalt nende positsioonile või rühmale. Need rühmad määratakse konkreetsete elementide välimisel orbiidil olevate elektronide järgi.

Kui enamik kasutatavaid pooljuhtmaterjale on anorgaanilised, uuritakse ja kasutatakse järjest rohkem orgaanilisi materjale.

Pooljuhtmaterjalide loend

Elektroonikaseadmetes saab kasutada palju erinevaid pooljuhtmaterjale. Mõlemal on oma eelised, puudused ja valdkonnad, kus seda saab kasutada optimaalse jõudluse pakkumiseks.


MaterjalKeemiline sümbol
/ valem
GruppÜksikasjad
GermaaniumGeIVSeda tüüpi pooljuhtmaterjale kasutati paljudes varajastes seadmetes alates radari tuvastamise dioodidest kuni esimeste transistorideni. Dioodidel on kõrgem vastupidine juhtivus ja temperatuuri koefitsient tähendas, et varased transistorid võivad kannatada termilise põgenemise all. Pakub paremat mobiilsust laengukandjal kui räni ja seetõttu kasutatakse seda mõnede RF-seadmete jaoks. Tänapäeval pole seda nii laialdaselt kasutatud kui paremaid pooljuhtmaterjale.
RäniSIVRäni on kõige sagedamini kasutatav pooljuhtmaterjali tüüp. Selle peamine eelis on see, et seda on lihtne valmistada ja see annab head üldised elektrilised ja mehaanilised omadused. Teine eelis on see, et integreeritud vooluahelate kasutamisel moodustab see kõrgekvaliteedilise ränioksiidi, mida kasutatakse isolatsioonikihtide IC aktiivsete elementide vahel.
GalliumarseniidGaAsIII-VGalliumarseniid on räni järel teine ​​kõige sagedamini kasutatav pooljuhtide tüüp. Seda kasutatakse laialdaselt suure jõudlusega RF-seadmetes, kus kasutatakse ära selle suurt elektronide liikuvust. Seda kasutatakse ka teiste III-V pooljuhtide, nt. InGaAs ja GaInNAs. Kuid see on habras materjal ja selle aukude liikuvus on väiksem kui Räni, mis ei võimalda selliseid rakendusi nagu P-tüüpi CMOS-transistorid teostada. Samuti on seda suhteliselt keeruline valmistada ja see suurendab GaAs-seadmete kulusid.
RänikarbiidSiCIVRänikarbiid leiab kasutust paljudes rakendustes. Seda kasutatakse sageli elektriseadmetes, kus selle kaod on oluliselt väiksemad ja töötemperatuurid võivad olla kõrgemad kui ränil põhinevate seadmete omad. Ränikarbiidi lagunemisvõime on umbes kümme korda suurem kui ränil endal. Ränikarbiidi vormid olid pooljuhtmaterjalide tüübid, mida kasutati koos kollaste ja siniste LEDide varajaste vormidega.
GalliumnitriidGaNIII-VSeda tüüpi pooljuhtmaterjale hakatakse laiemalt kasutama mikrolainetransistorides, kus on vaja kõrgeid temperatuure ja võimsust. Seda kasutatakse ka mõnes mikrolaineahjus. GaN-i on p-tüüpi piirkondade andmiseks raske dopeerida ja see on ka ESD suhtes tundlik, kuid ioniseeriva kiirguse suhtes suhteliselt tundetu. On kasutatud mõnes sinises LED-is.
GalliumfosfiidGaPIII-VSeda pooljuhtmaterjali on LED-tehnoloogias palju kasutatud. Seda kasutati paljudes varajase madala kuni keskmise heledusega LED-ides, mis andsid mitmesuguseid värve, sõltuvalt teiste dopandite lisamisest. Puhas galliumfosfiid tekitab rohelist valgust, lisatakse lämmastikku, see eraldab kollakasrohelist, ZnO-lisandiga punast.
KaadmiumsulfiidCdSII-VIKasutatakse fototakistites ja ka päikesepatareides.
PliisulfiidPbSIV-VIMineraalgalena kasutatuna kasutati seda pooljuhtmaterjali väga varajastes raadiosidetektorites, mida tuntakse kassi viskidena, kus galeenale tinajuhtmega tehti punktkontakt signaalide parandamiseks.


Vaata videot: Sobre el positivismo (Jaanuar 2022).