Các loại vật liệu bán dẫn khác nhau là gì?

Các chất bán dẫn là các thành phần thiết yếu của các thiết bị điện tử hiện đại và do đó, một trong những khối xây dựng cơ bản của công nghệ hiện đại.Để phù hợp như một vật liệu bán dẫn, một chất cần có độ dẫn điện nằm giữa các chất cách điện, dẫn rất ít điện và dây dẫn, cho phép điện chảy rất dễ dàng.Hầu hết các vật liệu bán dẫn là chất rắn vô cơ tinh thể, mặc dù chất bán dẫn được làm từ chất rắn và chất lỏng vô định hình cũng tồn tại.Các vật liệu bán dẫn phổ biến bao gồm silicon, gallium arsenide và gallium nitride, mặc dù các vật liệu khác cũng tồn tại.Ngoài các vật liệu chính này, chất bán dẫn cũng thường chứa một lượng nhỏ các chất khác, được gọi là dopants.Các electron vật liệu, khiến một số trong số chúng chuyển từ dải hóa trị năng lượng thấp sang dải dẫn điện năng lượng cao hơn, ít đông đúc hơn.Điều này cho phép các electron có năng lượng di chuyển qua vật liệu tự do hơn trong khi tạo ra các khoảng trống tích điện dương trong dải hóa trị gọi là các lỗ electron.Điều này cho phép điện chảy qua chất bán dẫn.Bằng cách điều khiển độ dẫn của chất bán dẫn, nó có thể được sử dụng như một công tắc.Chất bán dẫn cũng được sử dụng để phát điện mặt trời và cảm biến phát hiện ánh sáng, bởi vì chúng có thể tạo ra một dòng điện điện khi được cung cấp năng lượng phù hợp bởi các photon ánh sáng đến.và một trong những yếu tố phổ biến nhất trong lớp vỏ trái đất.Hầu hết các chất bán dẫn silicon có cấu trúc tinh thể thông thường trong đó các nguyên tử của chúng được sắp xếp, nhưng không tinh thể, hoặc vô định hình, cũng có thể được sử dụng.Chất bán dẫn silicon vô định hình có hiệu suất kém hơn so với silicon tinh thể, nhưng silicon vô định hình có thể được lắng đọng trong các lớp mỏng hơn nhiều, có thể làm giảm chi phí vật liệu.Gallium arsenide vượt trội so với silicon ở một số khía cạnh, chẳng hạn như chuyển đổi nhanh hơn và khả năng chống nhiệt cao hơn.Tuy nhiên, nó cũng tốn kém hơn và khó xử lý hơn và do đó thường chỉ được sử dụng cho các ứng dụng trong đó silicon không đủ.Nó cũng bị tiêu thụ năng lượng cao hơn.Gallium arsenide thường được sử dụng cho các mục đích như điện tử tốc độ cao và tế bào quang điện hiệu quả cao. Một hợp chất gallium khác được sử dụng cho chất bán dẫn là gallium nitride (GAN)Các ứng dụng liên quan đến lò vi sóng.Gallium nitride cũng được sử dụng trong các điốt phát sáng (đèn LED) và điốt laser tần số cao, cũng như một số radar quân sự.Nó cũng có thể được kết hợp với một vật liệu bán dẫn khác, indium nitride (Inn), để tạo ra một hỗn hợp gọi là indium gallium nitride.Indium gallium nitride thường được sử dụng trong đèn LED và cũng có thể là một vật liệu cực kỳ hiệu quả cho pin mặt trời.Các chất bán dẫn thường chứa một lượng nhỏ chất dopant để thay đổi tính chất dẫn điện của chúng theo chức năng của chúng.Các chất dopants phổ biến trong silicon bao gồm các yếu tố boron, phốt pho và arsenic.Gallium arsenide và gallium nitride pha tạp với các kim loại như mangan có cả đặc tính bán dẫn và sắt từ.