Semiconductor
Un semiconductor este un material care, în unele cazuri, conduce electricitatea, dar nu și în altele. Conductorii electrici buni, cum ar fi cuprul sau argintul, permit cu ușurință trecerea electricității prin ei. Materialele care blochează fluxul de electricitate, precum cauciucul sau plasticul, se numesc izolatori. Izolatorii sunt adesea folosiți pentru a proteja oamenii de șocurile electrice. După cum sugerează și numele, un semiconductor nu conduce la fel de bine ca un conductor. Siliciul este cel mai utilizat semiconductor, dar se folosește și arsenura de galiu.
Prin adăugarea de diferiți atomi în rețeaua cristalină (grila) a semiconductorului, se modifică conductivitatea acestuia prin crearea de semiconductori de tip n și de tip p. Siliciul este cel mai important semiconductor comercial, deși sunt utilizate multe altele. Aceștia pot fi transformați în tranzistori, care sunt mici amplificatoare. Tranzistoarele sunt utilizate în computere, telefoane mobile, playere audio digitale și în multe alte dispozitive electronice.
La fel ca și în cazul altor solide, electronii din semiconductori pot avea energii numai în anumite benzi (adică intervale de niveluri de energie) între energia stării fundamentale, care corespunde electronilor strâns legați de nucleele atomice ale materialului, și energia electronului liber, care este energia necesară pentru ca un electron să scape complet din material.
Componente electronice pe bază de semiconductori
Istoric
Semiconductorii au fost studiați în laboratoare încă din anii 1830. În 1833, Michael Faraday făcea experimente cu sulfură de argint. El a descoperit că, pe măsură ce materialul era încălzit, acesta conducea mai bine electricitatea. Acest lucru era opusul modului în care acționa cuprul. Când cuprul este încălzit, conduce mai puțină electricitate. O serie de alți experimentatori timpurii au descoperit alte proprietăți ale semiconductorilor. În 1947, la Laboratoarele Bell din New Jersey, a fost inventat tranzistorul. Acest lucru a dus la dezvoltarea circuitelor integrate, care alimentează aproape toate dispozitivele electronice de astăzi.
Dopare a semiconductorilor
Doping
Doparea este procesul de adăugare a unei mici impurități la un semiconductor pur pentru a-i modifica proprietățile electrice. Semiconductorii ușor și moderat dopați se numesc semiconductori extrinseci. Un semiconductor dopat la niveluri atât de ridicate încât se comportă mai mult ca un conductor decât ca un semiconductor este denumit degenerat. Majoritatea semiconductorilor sunt realizați din cristale de siliciu. Siliciul pur are o utilitate redusă, dar siliciul dopat reprezintă baza pentru majoritatea semiconductorilor. Silicon Valley a fost denumită astfel datorită numărului mare de companii de pornire a semiconductorilor care se aflau acolo.
Semiconductori astăzi
În prezent, semiconductorii sunt utilizați pe scară largă. Semiconductorii pot fi găsiți în aproape toate dispozitivele electronice. Computerele de birou, internetul, dispozitivele de tip tabletă, smartphone-urile, toate acestea nu ar fi posibile fără semiconductori. Semiconductorii pot fi transformați în comutatoare foarte precise cu o cantitate mică de tensiune. Tensiunea de care semiconductorul nu are nevoie poate fi trimisă către alte componente electrice din dispozitiv. Semiconductoarele pot fi, de asemenea, făcute foarte mici și multe dintre ele pot încăpea într-un circuit destul de mic. Deoarece pot fi făcute atât de mici, dispozitivele electrice de astăzi pot fi făcute subțiri și ușoare fără a compromite puterea de procesare. Unele dintre companiile dominante în domeniul semiconductorilor sunt Intel Corporation, Samsung Electronics, TSMC, Qualcomm și Micron Technology.
Pagini conexe
- Dioda
- Tranzistor
- Diodă emițătoare de lumină
- Semiconductor de tip N
- Circuit integrat
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este un semiconductor?
R: Un semiconductor este un material care, în unele cazuri, va conduce electricitatea, dar nu și în altele. Acesta nu conduce la fel de bine ca buni conductori electrici precum cuprul sau argintul și nu blochează fluxul de electricitate precum izolatorii precum cauciucul sau plasticul.
Î: Ce sunt semiconductorii de tip n și de tip p?
R: Semiconductorii de tip N și de tip p sunt creați prin adăugarea de diferiți atomi în rețeaua cristalină (grila) a semiconductorului, ceea ce îi modifică conductivitatea.
Î: La ce se utilizează siliciul?
R: Siliciul este cel mai important semiconductor comercial și poate fi transformat în tranzistori, care sunt mici amplificatoare utilizate în computere, telefoane mobile, playere audio digitale și multe alte dispozitive electronice.
Î: Ce alte materiale sunt folosite ca semiconductori?
R: Pe lângă siliciu, arsenura de galiu este, de asemenea, utilizată ca semiconductor.
Î: Cum se comportă electronii într-un material solid?
R: Electronii din materialele solide pot avea energii numai în anumite benzi (adică intervale de niveluri energetice) între energia stării fundamentale, care corespunde electronilor strâns legați de nucleele atomice ale materialului, și energia electronului liber, care este energia necesară pentru ca un electron să scape în întregime din material.
Î: De ce sunt adesea utilizați izolatori pentru a proteja oamenii de șocurile electrice?
R: Izolatorii blochează fluxul de electricitate, astfel încât pot fi utilizați pentru a proteja oamenii de șocurile electrice, împiedicând trecerea unui curent electric prin ei.
Î: Cum funcționează tranzistorii?
R: Tranzistoarele acționează ca niște mici amplificatoare care preiau un semnal de intrare și îl amplifică înainte de a-l emite la un nivel mai ridicat decât cel introdus inițial.
