Hva er de forskjellige typene halvledermateriale?

Halvledere er viktige komponenter i moderne elektroniske enheter, og det er en av de grunnleggende byggesteinene for moderne teknologi.For å være egnet som halvledermateriale, må et stoff ha elektrisk ledningsevne som ligger mellom isolatorer, som utfører veldig lite strøm, og ledere, som lar strøm flyte veldig enkelt.De fleste halvledermaterialer er krystallinske uorganiske faste stoffer, selv om halvledere laget av amorfe faste stoffer og væsker også eksisterer.Vanlige halvledermaterialer inkluderer silisium, galliumarsenid og galliumnitrid, selv om andre også eksisterer.I tillegg til disse primære materialene, inneholder halvledere ofte også små mengder andre stoffer, kjent som dopingmidler.

En halvledende materialets ledningsevne kan økes ved å utsette den for elektrisk energi, magnetfelt eller andre stimuli som øker energinivået til denMaterialelektroner, og får noen av dem til å bevege seg fra lavenergi-valensbåndet til det høyere energi, mindre overfylt ledningsbånd.Dette gjør at de energiske elektronene kan bevege seg gjennom materialet mer fritt mens de skaper positivt ladede hull i valensbåndet som kalles elektronhull.Dette gjør at elektrisitet kan strømme gjennom halvlederen.Ved å manipulere en halvledere ledningsevne, kan den brukes som en bryter.Halvledere brukes også til solenergiproduksjon og lysdetektende sensorer, fordi de kan produsere en strøm av elektrisk strøm når de er passende energisk av innkommende lysfotoner.

Det mest brukte halvledermaterialet er silisium, det 14. elementet på det periodiske bordetog et av de vanligste elementene i jordskorpen.De fleste silisium halvledere har en vanlig krystallinsk struktur der atomene deres er anordnet, men ikke -krystallinsk eller amorf, silisium kan også brukes.Gallium arsenid er overlegen silisium på en rekke måter, for eksempel raskere bytte og større motstand mot varme.Det er imidlertid også dyrere og vanskeligere å behandle, og brukes vanligvis bare til applikasjoner der silisium er utilstrekkelig.Det lider også av høyere strømforbruk.Galliumarsenid brukes ofte til formål som høyhastighetselektronikk og høyeffektiv fotovoltaiske celler.

En annen galliumforbindelse som brukes til halvledere er galliumnitrid (GaN), som kan fungere ved veldig høye temperaturer og spenninger og derfor brukes ofte for for forapplikasjoner som involverer mikrobølger.Galliumnitrid brukes også i lysemitterende dioder (LED) og høyfrekvente laserdioder, samt noen militære radarer.Det kan også kombineres med et annet halvledermateriale, indiumnitrid (Inn), for å produsere en blanding kalt indiumgalliumnitrid.Indiumgalliumnitrid brukes ofte i lysdioder og kan også være et ekstremt effektivt materiale for solceller.

Halvledere inneholder ofte små mengder dopingmidler for å endre sine ledende egenskaper i henhold til deres funksjon.Vanlige dopanter i silisium inkluderer elementene Bor, fosfor og arsen.Gallium arsenid og galliumnitrid dopet med metaller som mangan har både halvledende og ferromagnetiske egenskaper.