Halvledande

Halvledande materialer är material vars elektriska konduktivitet ligger mellan metallers och isolatorers. Vanliga exempel är kisel, germanium och galliumarsenid; många andra material uppvisar halvledande egenskaper. Dessa material kännetecknas av ett bandgap mellan valensbandet och ledningsbandet, vilket gör dem i allmänhet dåliga ledare vid låga temperaturer men möjliggör betydande konduktivitet när elektroner får träda över bandgapet genom termisk excitation, ljus eller dopning. Konduktiviteten kan därför styras och skräddarsys för olika tillämpningar.

Intrinsiska halvledare uppvisar ledning främst genom termisk excitation över bandgapet. Extrinsiska halvledare dopas med främmande atomer som bildar energinivåer inom bandgapet och ökar antalet laddningsbärare. Dopning delas ofta in i n-typ, där elektroner dominerar, och p-typ, där hål dominerar. När en p-n-övergång bildas uppstår rekifiering och möjliggör snabb övergång av laddningsbärare mellan regionerna, vilket ligger till grund för dioder och moderna transistorer. Likaså är ljus och elektrisk fält viktiga aktörer för konduktiviteten i halvledare.

Vanliga halvledarmaterial är kisel, germanium och galliumarsenid, där kisel dominerar inom elektronik på grund av god dopningsmångfald, termisk stabilitet och kommersiell tillgång. Halvledare används i en mängd enheter, inklusive dioder, transistorer, integrerade kretsar, solceller och LED-lampor. Deras förmåga att kombineras i p-n-övergångar samt att utnyttja bandgap och dopning gör dem centrala för modern elektronisk teknik.