Rozšíření různých typů polovodičů (PP) v přírodě je velké, ale neméně materiály s jedinečnými vlastnostmi vznikají přidáváním některých chemických prvků k jiným. Nové látky dostávají další užitečné vlastnosti, které rozšiřují rozsah použití. Polovodičové materiály se používají jak ve všeobecném stavebnictví, tak v elektronickém průmyslu.
Obsah
- Definice a vlastnosti
- Druhy a rozdělení polovodičů
- Aplikace univerzálních materiálů
Definice a vlastnosti
Polovodiče jsou látky, které mají slabě výrazné vlastnosti elektrické permeability kovů. a izolantů zároveň, existuje závislost aktuálního pohybu na teplotě, záření a koncentraci nečistoty. Skupina polovodičů se zdá být více materiály než kovy a dielektrika dohromady. Dostupné vlastnosti látek jsou jedinečné:
-
Měrný elektrický odpor PP se zahříváním tělesa snižuje, na rozdíl od kovů, kde zvýšení teploty způsobuje zvýšení odporu. V důsledku toho se zvyšuje vodivost. Po ochlazení na absolutní nulu - minus 273 ºC získávají PP schopnost stát se izolanty, dielektrikem. - Jednostranná propustnost na kontaktu 2 polovodičů - tato vlastnost byla podnětem pro vytvoření usměrňovacích zařízení: tyristory, diody a tranzistory.
- Vzhled elektrické hnací síly za určitých podmínek: když se polovodičové kontakty zahřejí, objeví se tepelný proud a osvětlení způsobí napětí fotoelektrického jevu. PP přeměňuje sluneční energii na elektrický proud a kovový předmět tuto vlastnost nemá.
- Zvýšení vodivosti je dosaženo zavedením nečistoty, dalšího chemického prvku, do čisté krystalové mřížky PP. Takovými látkami budou fosfor, bor a další přísady do křemíku.
Vzhledem k jejich specifickým vlastnostem je použití polovodičových materiálů široké: mikroelektronika, průmyslová výroba strojů a některé druhy PP jsou surovinou pro stavebnictví materiálů. Existuje několik typů prvků, mají různé účely a individuální designové vlastnosti.
Druhy a rozdělení polovodičů
Existuje mnoho typů PP a pro usnadnění jsou klasifikovány podle různých kritérií. Největší vymezení typů polovodičů je provedeno složením:
-
Jednoduché materiály: krystalické chemické prvky selen Se, křemík Si, germanium Ge obsadily své vlastní místo použití a jsou aplikovány nezávisle, na rozdíl od jiných, které jsou častěji přidávány s legujícími přísadami k získání kompozitní PP. Jedná se o prvky antimon Sb, uhlík C, telur Te, bor B, jód I, síra S. - Složité polovodičové materiály - zahrnují chemické kombinace v množství 2, 3 nebo více jmen. PP, sestávající ze dvou jednotek, se nazývají binární a rozlišují složku, jejíž kovové prvky vypadají slabší: sulfidy, pokud je přítomna síra, teluridy (Te), arsenidy (As), karbidy ©, selenidy (Se).
- Oxidy kovů - wolfram, kadmium, titan, měď, molybden a další. Do této skupiny patří kompozice na bázi titaničitanu barnatého, zinku a dalších neživých sloučenin s malými přísadami.
- Organické polovodiče jsou barviva nebo přírodní pigmenty ve formě amorfních a krystalických prášků, filmů.
Podle vlastnictví určitých vlastností se DPS dělí na diody, tranzistory a tyristory. Mezi první patří 2 krystaly polovodičů různé permeability. Design je vyroben jako bodový - z křemíku a kovové jehly a plochý - ze slitiny germania a india.
Tranzistory se skládají ze 3 PP: 2 mají stejnou schopnost procházet proudem a třetí má vodivost s opačnou hodnotou. Prvky zařízení se nazývají báze, kolektor a emitor. Používá se jako zesilovače elektrických signálů.
Tyristory jsou proudové měniče pohybu. Od tranzistorů se liší účelem: nemohou změnit proud: jejich funkcí je přepnout vodivost na vysokou nebo nízkou.
Aplikace univerzálních materiálů
Poprvé se PP v elektrotechnice začal používat pro výrobu selenových střídavých usměrňovačů. Od té doby pokrok udělal velké pokroky a dnes jsou zařízení využívající polovodičové materiály všudypřítomná. Zde jsou některé z nich:
-
germaniové a křemíkové ventily v integrovaných obvodech radioelektronického průmyslu - miniaturní tranzistory, rezistory a diody, vysokonapěťové usměrňovače pro stejnosměrná přenosová vedení; - variátory - stabilizátory různých napětí a regulátory otáček vysokofrekvenčních elektromotorů;
- termistory (termistory) - mají vysoký modul teplotní odolnosti a používají se v automatizačních a radioelektronických zařízeních;
- fotočlánky a světelné diody na bázi křemíku a germania se používají v solárních bateriích k přeměně energie přirozeného záření na elektrický proud, a to i ve vesmíru;
- varistory jsou nelineární odpory, používají se jako ochrana proti mezním hodnotám napětí, jeho stabilizaci v televizorech a displejích;
- organické polovodiče jsou nepostradatelné ve složitých fyzikálně-chemických systémech a biologických tkáních: vysoká odolnost vůči záření umožňuje jejich použití ve vesmíru, OLED televizory, monitory a displeje.
Elektrická zařízení jsou hlavním, ale ne jediným účelem polovodičových materiálů. Křemík - obsah v zemské kůře je 30 %, proto je prvek využíván i k prozaickým účelům.
V metalurgii se Si používá k odstranění z kyslík taje a poskytnutí kompozic ze železa a neželezných kovů se zvýšenou spolehlivostí proti korozi a zvýšenou pevností. Nadměrné množství křemíku způsobí křehkost.
Polovodič využívá i výroba Si-organických sloučenin a silicidů, cementářský, sklářský, keramický a elektrotechnický průmysl. Celkem se jedná o více než 20 oblastí použití PP, s jejich pomocí řeší problematiku výroby a přenosu různých druhů energie, tvorbu tepla a chladu, realizaci dalších procesů.
