반도체 - 그것들은 무엇입니까, 유형, 응용 및 예제

전기 반도체가 무엇인지, 그 종류와 용도, 예를 설명합니다. 또한 전도성 및 절연성 재료.

가장 많이 사용되는 반도체는 실리콘이다.

반도체란 무엇인가?

반도체는 발견되는 물리적 조건에 따라 전기 전도체 또는 전기 절연체로 작용할 수 있는 물질 입니다 . 이러한 조건에는 일반적으로 온도 와 압력 , 방사선의 발생률 또는 재료에 적용되는 전기장 이나 자기장 의 강도가 포함됩니다.

반도체는 실제로 주기율표 의 서로 다른 영역에서 유래하지만 특정한 화학적 특성(일반적으로 4가)을 공유하는 매우 다양한 화학 원소 로 구성되어 있어 특정한 전기적 특성을 부여합니다. 현재 가장 많이 사용되는 반도체는 실리콘(Si)이며 , 특히 전자 및 컴퓨팅 산업 에서 더욱 그렇습니다 .

절연 물질과 함께 반도체는 1727년 영국의 물리학자이자 자연학자인 스티븐 그레이 (Stephen Gray, 1666-1736)에 의해 발견되었지만 반도체의 거동과 특성을 설명하는 법칙은 훨씬 뒤인 1821년 독일의 유명한 물리학자 게오르그 시몬(Georg Simon)에 의해 설명되었습니다. (1789-1854).

또한: 물질의 속성

반도체 응용

반도체는 필요한 패턴에 따라 전류를 전도하고 변조 할 수 있기 때문에 전자 산업에서 특히 유용 합니다. 이러한 이유로 일반적으로 다음과 같은 작업에 익숙합니다.

• 트랜지스터

• 집적 회로

• 전기 다이오드

• 광학 센서

• 고체 레이저

• 전기 구동 변조기(예: 전자 기타 앰프)

반도체의 종류

반도체는 발견되는 물리적 환경에 대한 반응에 따라 두 가지 유형이 될 수 있습니다.

고유 반도체

그들은 사면체 분자 (즉, 원자가가 4인 4개의 원자) 로 배열된 단일 유형의 원자 와 공유 결합 으로 연결된 원자로 구성됩니다 .

이러한 화학적 구성은 온도가 상승할 때를 제외하고는 분자 주위에서 전자 의 자유로운 이동을 방지합니다. 그런 다음 전자는 사용 가능한 에너지 의 일부를 차지하고 "점프"하여 양전하로 변환되는 자유 공간을 남겨두게 됩니다. 새로운 전자. 이 과정을 재결합이라고 하며, 이에 필요한 열의 양은 해당 화학 원소에 따라 다릅니다.

외부 반도체

이러한 물질은 도핑 프로세스를 허용합니다 . 즉, 일부 유형의 불순물이 원자 구성에 포함될 수 있습니다. 3가 또는 3가 불순물에 따라 반도체 재료는 두 가지로 구분됩니다.

• 외부 N형 반도체(도너) . 이러한 유형의 물질에서는 전자의 수가 정공이나 자유 전하 운반체(양전하의 "공간")보다 많습니다. 물질에 전위차가 가해지면 자유전자는 물질의 왼쪽으로 이동하고 정공은 오른쪽으로 이동합니다. 정공이 오른쪽 끝에 도달하면 외부 회로의 전자가 반도체 내부로 들어가 전류 전달이 발생합니다.

• P형 외부 반도체(수용체) . 이러한 물질에서는 이용 가능한 전자를 증가시키는 대신 추가된 불순물이 정공을 증가시킵니다. 따라서 가용성보다 전자에 대한 수요가 더 많고 전자가 이동해야 하는 각 자유 "공간"이 있기 때문에 추가 수용체 물질이라고 말합니다. 전류의 통과를 촉진하기 위해.

반도체 재료의 예

반도체는 전기 전송 변조기 역할을 합니다.

업계 에서 사용되는 가장 일반적인 반도체는 다음과 같습니다.

• 실리콘 (예)

• 게르마늄(Ge), 주로 실리콘 합금 에 들어 있음

• 갈륨비소(GaAs)

• 황

• 산소

• 카드뮴

• 셀렌

• 옥수수

• 주기율표의 12족 및 13족 원소와 각각 16족 및 15족 원소의 조합으로 생성된 기타 화학 물질입니다.

전도성 재료

전기 전도 특성이 다양한 반도체와 달리 전도성 물질은 원자의 전자 구성으로 인해 항상 전기를 전달할 준비가 되어 있습니다 . 전기 전도성은 절대적이지 않기 때문에 이 전도성은 진동하고 환경의 물리적 상태에 따라 어느 정도 영향을 받을 수 있습니다 .

전도성 물질의 예로는 대부분의 금속 (철, 수은, 구리 , 알루미늄 등)과 물이 있습니다 .

단열재

마지막으로 절연 재료는 전기 전도에 저항하는 재료입니다. 즉, 전자 의 통과를 방지하고 따라서 전기로부터 자신을 보호하고 자유 경로를 따르지 않도록 방지하는 데 유용합니다. 또는 단락이 발생할 수 있습니다. 절연체도 100% 효율적으로 절연을 할 수는 없습니다. 에너지가 너무 강해서 절연체로서의 상태를 유지할 수 없고 따라서 적어도 어느 정도 전류를 전달할 수 있는 한계(파괴 전압)가 있습니다.

단열재의 예로는 플라스틱 , 세라믹, 유리, 목재 및 종이가 있습니다.

추가 정보: 전기 절연체