Was sind die verschiedenen Arten von Halbleitermaterial?

Halbleiter sind wesentliche Bestandteile moderner elektronischer Geräte, ebenso wie einer der grundlegenden Bausteine der modernen Technologie.Um als Halbleitermaterial geeignet zu sein, muss eine Substanz eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die zwischen den Isolatoren liegt, die nur sehr wenig Elektrizität durchführen, und Leiter, die es sehr leicht fließen lassen.Die meisten Halbleitermaterialien sind kristalline anorganische Feststoffe, obwohl auch Halbleiter aus amorphen Feststoffen und Flüssigkeiten bestehen.Häufige Halbleitermaterialien umfassen Silizium, Galliumarsenid und Galliumnitrid, obwohl auch andere existieren.Zusätzlich zu diesen primären Materialien enthalten Halbleiter häufig auch kleine Mengen anderer Substanzen, die als Dotiermittel bezeichnet werden.

Eine halbleitende Materialleitfähigkeit kann erhöht werden, indem sie elektrischer Energie, Magnetfeldern oder anderen Stimuli ausgesetzt werden, die die Energieniveaus der Energien erhöhenMaterialelektronen, die dazu führen, dass einige von ihnen vom energiereichen Valenzband bis zum höheren, weniger überfüllten Leitungsband wechseln.Dies ermöglicht es den energiegeladenen Elektronen, sich frei durch das Material zu bewegen und gleichzeitig positiv geladene Lücken im Valenzband namens Elektronenlöcher zu erzeugen.Dadurch kann der Strom durch den Halbleiter fließen.Durch die Manipulation einer Halbleiterleitfähigkeit kann sie als Schalter verwendet werden.Halbleiter werden auch für Solarenergieerzeugung und Lichtdetektiersensoren verwendet, da sie einen Strom von elektrischem Strom erzeugen können, wenn sie durch eingehende Lichtphotonen eingehalten werden.und eines der häufigsten Elemente in der Erdkruste.Die meisten Silizium -Halbleiter haben eine regelmäßige kristalline Struktur, in der ihre Atome angeordnet sind, aber nicht kristalline oder amorphes Silizium kann auch verwendet werden.Amorphe Silizium -Halbleiter haben im Vergleich zu kristallinem Silizium eine minderwertige Leistung, aber amorphes Silizium kann in viel dünneren Schichten abgelagert werden, was die Materialkosten verringern kann.Galliumarsenid ist Silizium in vielerlei Hinsicht überlegen, wie z. B. schnelleres Schalten und größere Wärmewiderstand.Es ist jedoch auch teurer und schwieriger zu verarbeiten, und wird daher normalerweise nur für Anwendungen verwendet, bei denen Silizium unzureichend ist.Es leidet auch unter einem höheren Stromverbrauch.Galliumarsenid wird üblicherweise für Zwecke wie Hochgeschwindigkeitselektronik und hocheffiziente Photovoltaikzellen verwendet.

Eine weitere für Halbleiter verwendete Galliumverbindung ist Galliumnitrid (GaN), die bei sehr hohen Temperaturen und Spannungen funktionieren kann und somit häufig für verwendet wirdAnwendungen mit Mikrowellen.Galliumnitrid wird auch in lichtemittierenden Dioden (LEDs) und Hochfrequenzlaserdioden sowie in einigen Militärradaren verwendet.Es kann auch mit einem anderen Halbleitermaterial, Indiumnitrid (Inn), kombiniert werden, um eine Mischung namens Indiumgalliumnitrid zu produzieren.Indiumgalliumnitrid wird üblicherweise in LEDs verwendet und kann auch ein äußerst effizientes Material für Solarzellen sein.

Halbleiter enthalten häufig kleine Mengen von Dotierstoffen, um ihre leitenden Eigenschaften gemäß ihrer Funktion zu verändern.Zu den häufigen Dotierstoffen in Silizium gehören die Elemente Bor, Phosphor und Arsen.Galliumarsenid und Galliumnitrid mit Metallen wie Mangan haben sowohl halbleitende als auch ferromagnetische Eigenschaften.