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 die es ermöglichen, dass Elektrizität sehr leicht fließen kann. 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 Dotierstoffe bezeichnet werden.ALENCE-Band zu der höheren Energy, weniger überfüllter Leitungsband. 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 der Leitfähigkeit eines Halbleiters kann sie als Schalter verwendet werden. Halbleiter werden auch für Solarenergieerzeugungs- und Lichtdetektiersensoren verwendet, da sie einen Strom mit elektrischem Strom erzeugen können, wenn sie durch eingehende Lichtphotonen angemessen erregt werden.
Das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial ist Silizium, das 14. Element auf der Periodenkabine 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 kristallin oder amorphes Silizium können verwendet werden. Amorphe Silizium -Halbleiter haben ichNferior -Leistung im Vergleich zu kristallinen Silizium, aber amorphes Silizium kann in viel dünneren Schichten abgelagert werden, was die Materialkosten senken kann.
Das nächsthäufige Halbleitermaterial ist das zusammengesetzte Galliumarsenid (GAAs). 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 andere für Halbleiter verwendete Galliumverbindung ist Galliumnitrid (GaN), die bei sehr hohen Temperaturen und Spannungen funktionieren kann und daher häufig für Anwendungen mit Mikrowellen verwendet wird. Galliumnitrid wird auch in lichtemittierenden Dioden (LEDs) und Hochfrequenzlaserdioden sowie in einigen Militärradaren verwendet. Es cEin weiteres Halbleitermaterial, Indiumnitrid (Inn), 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 entsprechend ihrer Funktion zu verändern. Zu den häufigen Dotierstoffen in Silizium gehören die Elemente Boron, Phosphor und Arsen. Galliumarsenid und Galliumnitrid mit Metallen wie Mangan haben sowohl halbleitende als auch ferromagnetische Eigenschaften.