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什麼是電氣半導體?概念、類型、應用和示例

2025-07-13自然科學481

我們解釋了什麼是電氣半導體、它的類型、應用和示例。此外,導電和絕緣材料。

什麼是電氣半導體?概念、類型、應用和示例

使用最廣泛的半導體是矽。

什麼是半導體?

半導體是能夠充當電導體或電絕緣體的材料,具體取決於它們所處的物理條件。這些情況通常涉及溫度和壓力、輻射的入射率或電場或磁場材料所受的約束。

半導體由化學元素彼此差異很大,實際上來自週期表,但它們具有某些化學特性(它們通常是四價的),這使它們具有特殊的電特性。目前,應用最廣泛的半導體是矽 (Si),尤其是在工業中電子學和計算.

除了絕緣材料,半導體於 1727 年由英國物理學家和博物學家斯蒂芬·格雷(Stephen Gray,1666-1736 年)發現,但描述其行為和特性的定律是在很久以後的 1821 年,由著名的德國物理學家喬治·西蒙·歐姆(Georg Simon Ohm,1789-1854 年)描述的。

另外:物質的性質

半導體應用

半導體在電子工業中特別有用,因為它們允許驅動和調製電流根據必要的模式。因此,它們通常用於:

  • 晶體管

  • 積體電路

  • 電子二極體

  • 光學感測器

  • 固體雷射器

  • 電驅動數據器(例如電吉他放大器)

半導體的種類

半導體可以有兩種不同的類型,具體取決於它們對所處物理環境的反應:

本征半導體

它們由單一類型的原子,排列在分子四面體(即價為4的四個原子)及其原子由共價鍵.

這種化學配置可以防止運動從電子在分子周圍,除非溫度升高:然後電子參與能源available 和 「jump」,留下一個轉化為正電荷的自由空間,這反過來又會吸引新的電子。這個過程稱為復合,並且熱這需要取決於所討論的化學元素。

非本征電晶體

這些材料允許摻雜過程,也就是說,它們允許某種類型的雜質包含在其原子構型中。根據這些雜質(可以是蛇價或三價),半導體材料分為兩種:

  • N 型外本徵半導體(供體)。在這些類型的材料中,電子的數量超過了空穴或自由電荷載流子(帶正電的“空間”)。當對材料施加電位差時,自由電子會移動到材料的左側,空穴會向右移動。當孔到達最右側時,來自外部電路的電子進入半導體,併發生電流傳輸。

  • P 型外本徵半導體(受體)。在這些材料中,添加的雜質不是增加可用電子,而是增加了間隙因此,我們說添加的受體材料,因為對電子的需求大於可用性,並且電子應該去的每個自由“空間”都用於促進電流的通過。

半導體材料示例

什麼是電氣半導體?概念、類型、應用和示例

半導體用作電傳輸數據器。

最常見的半導體和工業是:

  • 矽 (Si)

  • 鍺 (Ge),通常在合金矽

  • 砷化鎵 (GaAs)

  • 硫

  • 氧

  • 鎘

  • 硒

  • 印度

  • 由元素週期表第12族和第13族元素組合產生的其他化學材料,分別是第16族和第15族的元素。

導電材料

與導電特性不同的半導體不同,導電材料隨時準備傳輸電力,因為它們的原子的電子構型。這種電導率可能會波動,並在一定程度上受到環境物理狀態的影響,因為電導率它不是絕對的。

導電材料的例子絕大多數是五金(鐵、汞、銅、鋁等)和水.

絕緣材料

最後,絕緣材料是那些抵抗導電的材料,也就是說,它們可以防止電材料通過。電子因此,它們有助於保護自己免受電的傷害,防止電走自由路線,或產生短路。絕緣體也不能 100% 有效地絕緣,它們有一個極限(分斷電壓),超過該極限,能量會非常強烈,以至於它們無法維持作為絕緣體的狀態,因此,至少在某種程度上傳輸電流。

絕緣材料的示例包括塑膠、陶瓷、玻璃、木材和紙張。

更多資訊:電絕緣體

標籤: 物理

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