|
'''Poluprovodnik '''predstavlja materijal koji ima vrijednost električne konduktivnosti koja pada između provodnika, kao što je bakar, i [[Izolator|izolatoraizolator]]a, kao što je staklo. Poluprovodnici su otkriće moderne [[Elektronika|elektronike]]. Poluprovodnički materijali postoje u dvije vrste - elementarni materijali i spoj materijala.<ref name="Neamen">{{cite web|last1 = Neamen|first1 = Donald|title = Semiconductor Physics and Devices|url = http://www.fulviofrisone.com/attachments/article/403/Semiconductor%20Physics%20And%20Devices%20-%20Donald%20Neamen.pdf|publisher = Elizabeth A. Jones}}</ref> Moderno shvatanje osobina poluprovodnika oslanja se na [[Kvantna mehanika|kvantnu fiziku]] da objasni pokretanje [[Elektron|elektronaelektron]]a i rupa u kristalnoj rešetci.<ref name="Feynman">{{cite book|last1 = Feynman|first1 = Richard|title = Feynman Lectures on Physics|date = 1963|publisher = Basic Books}}</ref> Unikatni raspored [[Kristalna struktura|kristalne rešetke]] čini da su [[silicij]] i [[germanij]] najčešće korišteni elementi u pripremi poluprovodničkih materijala. Povećano znanje poluprovodničkih materijala i fabrički procesi učinili su mogućim nastavljajuće poraste u kompleksnosti i brzini mikroprocesora i memorijskih uređaja. Neke od ovih informacija na stranici mogu zastarjeti u periodu od godinu dana, zbog činjenice da se nova otkrića u ovom polju rade veoma često.<ref name="Feynman">{{cite book|last1 = Feynman|first1 = Richard|title = Feynman Lectures on Physics|date = 1963|publisher = Basic Books}}</ref>
Električna konduktivnost poluprovodničkog materijala raste sa porastom temperature, što je ponašanje suprotno onom od metala. Poluprovodnički uređaji mogu prikazati opseg različitih osobina kao što je prolazak struje mnogo lakše u jednom pravcu u odnosu na drugi, pokazujući promjenljivi [[Elektricitet|otpor]], i osjetljivost na svjetlost i toplotu. Zbog ovih električnih osobina poluprovodnički materijal može biti modificiran kontroliranim dodavanjem nečistoća, ili primjenom električnog polja ili svjetlosti, uređaji napravljeni od poluprovodnika mogu biti koritešni za amplifikaciju, preklopku i pretvorbu energije.
Kondukcija [[Električna struja|električne struje]] u poluprovodniku pojavljuje se kroz prolaz slobodnih elektrona i "rupa", kolektivno poznatih kao nosioci naboja. Dodavanjem nečistih atoma u poluprovodnički materijal, što je poznato kao "dopingovanje", uveliko povećava broj nosioca naboja unutar njega. Kada dopingovani poluprovodnik sadrži uglavnom slobodne rupe naziva se "p-tip", a kada uveliko sadrži slobodne elektrone poznat je kao "n-tip". Poluprovodnički materijali korišteni u elektronskim uređajima dopinguju se pod specijalnim uvjetima da kontroliraju koncentraciju i regije p- i n-tip dopanta. Jedan poluprovodnički kristal može imati više p- i n-tip regija; p-n raskrsnice između ovih regija su odgovorne za korisno elektroničko ponašanje .
Neke od osobina poluprovodničkih materijala bile su posmatrane kroz sredinu 19. i prve decenije 20. vijeka. Razvoj kvantne fizike zauzvrat dopustio je razvoj [[Tranzistor|tranzistoratranzistor]]a 1947.<ref>{{cite book|last1 = Shockley|first1 = William|title = Electrons and holes in semiconductors : with applications to transistor electronics|date = 1950|publisher = R. E. Krieger Pub. Co|isbn = 0882753827}}</ref> Iako nekolicina čistih elemenata i više spojeva prikazuju osobine poluprovodnika, [[silicij]], [[germanij]], i spojevi [[Galij|galijagalij]]a najviše se koriste u eektronskim uređajima. Elementi blizu takozvanih "metaloidnih stepenica", gdje su metaloidi locirani u PSE, često se koriste kao poluprovodnici.
== Svojstva ==
=== Varijabilna električna provodljivost ===
Poluprovodnici u svom prirodnom stanju su loši provodnici jer struja zahtijeva protok [[Elektron|elektronaelektron]]a, a poluprovodnici imaju popunjene valentne pojaseve, sprječavajući cjelokupni protok novih [[Elektron|elektronaelektron]]a. Nekoliko razvijenih tehnika omogućava da se poluprovodnički materijali ponašaju kao provodni materijali, kao što su doping ili gajting. Ove modifikacije imaju dva ishoda: n-tip i p-tip. Oni se odnose na višak ili nedostatak elektrona, respektivno. Uravnotežen broj elektrona bi prouzrokovao da [[Električna struja|struja]] teče kroz materijal.<ref name="Neamen">{{cite web |last1=Neamen |first1=Donald |title=Semiconductor Physics and Devices |url=http://www.fulviofrisone.com/attachments/article/403/Semiconductor%20Physics%20And%20Devices%20-%20Donald%20Neamen.pdf |publisher=Elizabeth A. Jones}}</ref>
=== Heterojukcije ===
Heterospojnice nastaju kada se spoje dva različito dopirana poluprovodnička materijala. Na primjer, konfiguracija bi se mogla sastojati od p-dopiranog i n-dopiranog [[Germanij|germanijagermanij]]a. Ovo rezultira razmjenom elektrona i rupa između različito dopiranih poluvodičkih materijala. Germanijum dopiran n bi imao višak elektrona, a germanijum dopiran p imao bi višak rupa. Prijenos se događa sve dok se ravnoteža ne postigne procesom zvanim rekombinacija, koji uzrokuje da migrirajući elektroni iz n-tipa dođu u kontakt sa migrirajućim rupama iz p-tipa. Rezultat ovog procesa je uska traka nepokretnih jona, koja uzrokuje električno polje preko spoja.<ref name="FeynmanNeamen" /><ref name="NeamenFeynman" />
=== Pobuđeni elektroni ===
Razlika u [[Električni potencijal|električnom potencijalu]] na poluprovodničkom materijalu dovela bi do toga da on napusti termičku ravnotežu i stvori neravnotežnu situaciju. Ovo uvodi [[Elektron|elektroneelektron]]e i rupe u sistem, koji međusobno djeluju putem procesa koji se naziva ''ambipolarna difuzija''. Kad god se naruši termička ravnoteža u poluprovodničkom materijalu, mijenja se broj rupa i elektrona. Takvi poremećaji mogu nastati kao rezultat temperaturne razlike ili [[Foton|fotonafoton]]a, koji mogu ući u sistem i stvoriti elektrone i rupe. Proces koji stvara i anihilira elektrone i rupe naziva se generisanje i rekombinacija, respektivno.<ref name="Neamen" />
=== Emisija svjetlosti ===
| 