Félvezet

Félvezető olyan anyag, amelynek elektromos vezetőképessége a vezető és a szigetelő közötti értéken van, és amelyet külső tényezők hatására meg lehet változtatni. A legfontosabb ipari félvezetők közé tartozik a tiszta szilícium (Si) és germánium (Ge), valamint különleges vegyületek, például a gallium-arzenid GaAs, amelyeket a mikroelektronika és a fotonika területén használnak.

A félvezetők vezetőképessége hőmérséklet és kémiai összetétel függvénye. Tiszta, intrinsic félvezetőben a vezetőképesség alacsony, és a hőmérséklet emelkedésével nő, mivel elektronok és elektronlyukak keletkeznek termikus processzusok során. Az extrinsic félvezetők dopolásával érhető el nagyobb vezetőképesség, amikor meghatározott szennyezőket (dopantokat) bevezetnek. Donorok n-típusú vezetést biztosítanak (több elektron a vezető hordozó), míg acceptorok p-típusú vezetést eredményeznek (többlyuk a fő hordozó).

A PN-szelepzés fontos jelenség: egy PN-csúcs vagy PN-junction létrehoz egy beépített potenciált és vezetési egyenletet ad. Ez a diodák alapja, amelyek egyirányú áramot engednek át. Félvezetők felhasználása kiterjed tranzisztorokra (BJT és MOSFET), amelyek az integrált áramkörök alapvető elemei, valamint fotódetektorokra, napelemekre és sok más eszközre.

Gyártásuk kristályosítási eljárásokkal kezdődik, például Czochralski vagy float-zone módszerrel, majd dopantokat diffúzióval vagy ion implantációval juttatnak be. Ezt követi annealálás és litográfia a mikroszerelések és integrált áramkörök létrehozásához. A félvezetők lehetővé teszik a modern elektronika miniatürizációját és funkcionális eszközeinek széles skáláját.