طبقه بندی و عملکرد نیمه هادی ها

(1) نیمه هادی های عنصری. نیمه هادی های عنصری به نیمه هادی هایی اطلاق می شود که از یک عنصر تشکیل شده اند، که در میان آنها سیلیکون و سلنیوم نسبتاً زود مورد مطالعه قرار گرفته اند. این یک ماده جامد با خواص نیمه هادی است که از همان عناصر تشکیل شده است و به راحتی تحت تأثیر ناخالصی های کمیاب و شرایط خارجی قرار می گیرد. در حال حاضر فقط سیلیکون و ژرمانیوم عملکرد خوبی دارند و کاربرد زیادی دارند. سلنیوم در زمینه های روشنایی الکترونیکی و اپتوالکترونیک استفاده می شود. سیلیکون به طور گسترده در صنعت نیمه هادی استفاده می شود که عمدتاً تحت تأثیر دی اکسید سیلیکون قرار می گیرد. این می تواند یک ماسک در تولید دستگاه ایجاد کند، ثبات دستگاه های نیمه هادی را بهبود بخشد و تولید صنعتی خودکار را تسهیل کند.
(2) نیمه هادی های کامپوزیت معدنی. کامپوزیت های معدنی عمدتاً از مواد نیمه هادی تشکیل شده از یک عنصر تشکیل شده اند. البته مواد نیمه هادی نیز وجود دارند که از عناصر متعدد تشکیل شده اند. ویژگی های اصلی نیمه هادی گروه I و گروه های V، VI و VII هستند. گروه دوم و گروه های IV، V، VI، و VII. III ترکیبات ترکیبی گروه V و گروه VI. گروه IV و گروه IV و VI; گروه پنجم و گروه ششم گروه ششم و گروه ششم با این حال، تحت تأثیر ویژگی های عناصر و نحوه ساخت آنها، نمی توان همه ترکیبات را به عنوان مواد نیمه رسانا طبقه بندی کرد. الزامات. این نیمه هادی عمدتا در دستگاه های پرسرعت استفاده می شود. سرعت ترانزیستورهای ساخته شده از InP بیشتر از سایر مواد است. این عمدتا در مدارهای مجتمع نوری و دستگاه های مقاوم در برابر تشعشعات هسته ای استفاده می شود. برای مواد با رسانایی بالا، آنها عمدتا در LED ها و جنبه های دیگر استفاده می شوند.
(3) نیمه هادی های کامپوزیت آلی. ترکیبات آلی به ترکیباتی اطلاق می شود که دارای پیوندهای کربنی در مولکول های خود هستند. با قرار دادن ترکیبات آلی و پیوندهای کربنی به صورت عمودی، آنها می توانند یک نوار رسانایی تشکیل دهند. از طریق افزودن مواد شیمیایی، آنها می توانند وارد باند انرژی شوند، به طوری که رسانایی می تواند رخ دهد، بنابراین نیمه هادی های ترکیبی آلی تشکیل می شود. در مقایسه با نیمه هادی های قبلی، این نیمه هادی دارای ویژگی های کم هزینه، حلالیت خوب و پردازش آسان مواد است. خواص رسانایی را می توان با کنترل مولکول ها کنترل کرد. کاربردهای گسترده ای دارد و عمدتاً در فیلم های ارگانیک، نورپردازی ارگانیک و غیره استفاده می شود.
(4) نیمه هادی آمورف. به آن نیمه هادی آمورف یا نیمه هادی شیشه ای نیز گفته می شود و نوعی ماده نیمه هادی است. نیمه هادی های آمورف، مانند سایر مواد بی شکل، ساختارهای نظم کوتاه برد و بی نظمی دوربرد دارند. عمدتاً با تغییر موقعیت نسبی اتم ها و تغییر آرایش تناوبی اولیه، سیلیکون آمورف را تشکیل می دهد. تفاوت اصلی بین حالت های کریستالی و آمورف در این است که آیا آرایش اتمی دارای نظم طولانی است یا خیر. کنترل خواص نیمه هادی های آمورف دشوار است. با اختراع تکنولوژی، استفاده از نیمه هادی های آمورف آغاز شد. این فرآیند تولید ساده است و عمدتاً در مهندسی استفاده می شود. تاثیر خوبی در جذب نور دارد و عمدتا در سلول های خورشیدی و نمایشگرهای کریستال مایع استفاده می شود.
(5) نیمه هادی های ذاتی: نیمه هادی هایی که حاوی ناخالصی نیستند و عیب شبکه ای ندارند، نیمه هادی های ذاتی نامیده می شوند. در دماهای بسیار پایین، باند ظرفیت یک نیمه هادی یک نوار کامل است. پس از تحریک حرارتی، تعدادی الکترون در باند ظرفیت از نوار ممنوعه عبور کرده و وارد یک نوار خالی با انرژی بالاتر می‌شوند. باند خالی پس از حضور الکترون ها در نوار ظرفیت تبدیل به نوار رسانایی می شود. فقدان الکترون یک فضای خالی با بار مثبت ایجاد می کند که به آن حفره می گویند. هدایت سوراخ یک حرکت واقعی نیست، بلکه یک معادل است. هنگامی که الکترون ها جریان الکتریسیته را هدایت می کنند، حفره هایی با بار مساوی در جهت مخالف حرکت می کنند. آنها حرکت جهت دار را تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی ایجاد می کنند تا جریان های ماکروسکوپی را تشکیل دهند که به ترتیب رسانش الکترون و رسانش حفره نامیده می شوند. این رسانایی مختلط به دلیل تولید جفت الکترون-حفره، رسانایی ذاتی نامیده می شود. الکترون های نوار رسانایی به سوراخ ها می افتند و جفت الکترون-حفره ناپدید می شوند که به آن نوترکیبی می گویند. انرژی آزاد شده در طول نوترکیب تبدیل به تابش الکترومغناطیسی (لومینسانس) یا انرژی ارتعاش حرارتی شبکه کریستالی (گرمایش) می شود. در یک دمای معین، تولید و بازترکیب جفت الکترون-حفره به طور همزمان وجود دارد و به تعادل دینامیکی می رسد. در این زمان، نیمه هادی دارای چگالی حامل مشخص و در نتیجه مقاومت خاصی است. با افزایش دما، جفت الکترون-حفره بیشتری تولید می شود، چگالی حامل افزایش می یابد و مقاومت مقاومتی کاهش می یابد. نیمه هادی های خالص بدون نقص شبکه مقاومت زیادی دارند و کاربردهای عملی کمی دارند.