シェア:
半導体の種類、用途および例
の 半導体 それらは、温度、圧力、放射および磁場または電場のようなそれらが受ける外部条件に応じて、選択的に導体または絶縁体の機能を果たす要素である。.
周期律表には１４個の半導体元素があり、その中にはシリコン、ゲルマニウム、セレン、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、ホウ素、インジウムおよび炭素がある。半導体は中程度の導電率を持つ結晶質固体であるため、導体と絶縁体の2つの方法で使用できます。.
それらが導体として使用されている場合、特定の条件下で条件は電流の循環を可能にしますが、一方向にのみです。また、導電性金属ほどの導電性はありません。.
半導体は電子用途、特にトランジスタ、ダイオードおよび集積回路などの部品の製造に使用されている。それらはまた、固体レーザーのような光学センサーのためのアクセサリーまたはアクセサリー、および電力伝送システムのためのいくつかのパワーデバイスとしても使用されている。.
現在、このタイプの要素は、家庭用および工業用の両方において、電気通信、制御システムおよび信号処理の分野における技術開発に使用されている。.
索引
- 1種類
- 1.1真性半導体
- 1.2外因性半導体
- 2つの特徴
- 3アプリケーション
- 4例
- 5参考文献
タイプ
存在する不純物および異なる環境刺激に対するそれらの物理的応答に応じて、さまざまな種類の半導体材料があります。.
真性半導体
その分子構造が単一のタイプの原子で構成されているそれらの要素はありますか。このタイプの真性半導体には、シリコとゲルマニウムがあります。.
真性半導体の分子構造は四面体です。つまり、下の図に示すように、周囲の4つの原子の間に共有結合があります。.
真性半導体の各原子は4つの価電子を持っています。すなわち、各原子の最外層を周回する4つの電子。次に、これらの電子はそれぞれ隣接する電子と結合を形成します。.
このように、各原子はその最表面層に8個の電子を持っており、それが電子と結晶格子を構成する原子との間に固体の結合を形成します。.
この構成のために、電子は構造内を容易には移動しない。したがって、標準条件下では、真性半導体は絶縁体として振る舞います。.
しかしながら、いくつかの価電子は熱エネルギーを吸収して結合から分離するので、真性半導体の導電率は温度が上昇するたびに上昇する。.
これらの電子は自由電子になり、それらが電位差によって適切にアドレス指定されている場合、それらは結晶格子内の電流の循環に寄与し得る。.
この場合、自由電子は伝導帯にジャンプして、電位源（例えば電池）の正極に行きます.
価電子の移動は分子構造内に真空を引き起こし、それが系内に正電荷を生成するのと同様の効果に変換されるので、それらは正電荷のキャリアと見なされる。.
その場合、いくつかの電子は伝導帯から価電子層がエネルギーを放出するまで落ちることができるので、逆効果が起こり、それは再結合の名前を受ける。.
外因性半導体
それらは真性導体内に不純物を含むことによって適合する。つまり、3価または5価の元素を取り込むことによって.
このプロセスはドーピングとして知られており、材料の導電性を高め、これらの物理的および電気的特性を向上させることを目的としています.
真性半導体原子を他の成分の原子で置き換えることによって、２種類の外因性半導体を得ることができ、それらは以下に詳述される。.
半導体タイプP
この場合、不純物は３価の半導体元素である。つまり、価電子殻に3つの電子がある.
構造内の侵入元素はドーピング元素と呼ばれます。 Ｐ型半導体用のこれらの元素の例は、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）である。.
価電子を欠いて真性半導体の４つの共有結合を形成すると、Ｐ型半導体はミッシングリンクにギャップを有する。.
これにより、この正電荷キャリアホールを介して結晶ネットワークに属さない電子が通過する。.
リンクのギャップの正電荷のために、このタイプの導体は文字「P」で呼ばれ、その結果、それらは電子受容体として認識されます。.
結合の間隙を通る電子の流れは、自由電子から得られる電流とは反対方向に流れる電流を生み出す。.
半導体タイプN
構成内の侵入要素は、5価の要素によって与えられます。つまり、価電子帯に5つの電子を持つもの.
この場合、真性半導体に混入する不純物は、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）、砒素（Ａｓ）などの元素である。.
ドーパントは、結合する共有結合を持たないことによって、結晶ネットワークを通って自動的に自由に移動することができる余分な価電子を有する。.
ここで、ドーパントによって提供される余剰の自由電子のおかげで、電流が材料を通って循環する。それ故、Ｎ型半導体は電子供与体と考えられる。.
特徴
半導体は、それらの二重の機能性、エネルギー効率、用途の多様性および低コストによって特徴付けられる。半導体の最も優れた特性は以下の通りです.
- その応答（導体または絶縁体）は、環境に対する照明、電界および磁界に対する要素の感度に応じて変わる可能性があります。.
- 半導体が低温にさらされると、電子は価電子帯内に一緒に保持され、したがって、自由電子は電流の循環のために生じない。.
対照的に、半導体が高温にさらされると、熱振動が元素原子の共有結合の強度に影響を与え、電気伝導のために自由電子を残すことがある。.
- 半導体の導電率は、真性半導体内部の不純物またはドーピング元素の割合によって異なります。.
例えば、百万個のホウ素原子が百万個のケイ素原子に含まれる場合、その比は、純粋なケイ素の導電率と比較して、化合物の導電率を１０００倍増加させる。.
- 半導体の導電率は1〜10の範囲で変化します。-6 S.cm-1, 使用する化学元素の種類に応じて.
- 化合物または外因性半導体は、真性半導体の特性よりもかなり優れた光学的および電気的特性を有することができ、この局面の例は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）であり、主に高周波および他のオプトエレクトロニクス用途の用途に使用される。.
アプリケーション
半導体は、集積回路など、私たちの日常生活の一部である電子素子の組み立てにおける原材料として広く使用されています.
集積回路の主な要素の一つはトランジスタです。これらの装置は、特定の入力信号に従って出力信号（振動、増幅または整流）を提供する機能を果たす。.
さらに、半導体はまた、一方向にのみ電流を通過させるために電子回路に使用されるダイオードの主要材料でもある。.
ダイオードの設計のために、タイプＰとタイプＮの外部半導体接合部が形成され、キャリア要素と電子供与体とを交互にすることによって、両ゾーン間のバランス機構が活性化される。.
したがって、両方のゾーンの電子と正孔は交差し、必要に応じて互いに補完する。これは2つの方法で発生します。
- Ｎ型領域からＰ型領域への電子の移動が起こり、Ｎ型領域は主に正の負荷領域を得る。.
- P型領域からN型領域への電子輸送正孔の通過が示され、P型領域は主に負電荷を獲得する。.
最後に、一方向にのみ電流の循環を引き起こす電界が発生します。つまり、ゾーンNからゾーンPへ.
さらに、真性半導体と外因性半導体の組み合わせを使用すると、その体積を数百倍にする真空管と同様の機能を実行するデバイスを製造できます。.
この種の用途は、かなりの量の電気エネルギーをカバーするマイクロプロセッサチップのような集積回路に適用される。.
テレビ、ビデオプレーヤー、音響機器などのブラウンライン機器など、私たちが日常生活で使用する電子機器には半導体が存在します。コンピュータと携帯電話.
例
エレクトロニクス業界で最も一般的に使用されている半導体はシリコン（Si）です。この材料は、私たちの日々の一部である集積回路を構成するデバイスに含まれています.
ゲルマニウムとシリコンの合金（SiGe）は、エレキギターなどの電気機器のレーダーやアンプの高速集積回路に使用されています。.
半導体の他の例は、信号増幅器、特に高利得および低雑音レベルを有する信号において広く使用されているガリウム砒素（ＧａＡｓ）である。.
参考文献
- Brian、M.（s.f.）半導体のしくみ電子メールの取得元：electronics.howstuffworks.com
- Landin、P.（2014）。内因性および外因性半導体取得元：pelandintecno.blogspot.com
- Rouse、M。（s.f.）。半導体取得元：whatis.techtarget.com
- Semiconductor（1998）。 Encyclopaedia Britannica、Inc.英国ロンドン。取得元：britannica.com
- 半導体とは（Ｓ．Ｆ．）。 ©日立ハイテクノロジーズ以下から取得しました：hitachi-hightech.com
- ウィキペディア、フリー百科事典（2018）。半導体取得元：en.wikipedia.org