Pooljuhtkandjad

Pooljuhtkandjad on materjalid, mille elektrijuhtivus asub dielektriku ja metallilise juhtivuse vahel ning mida saab kontrollida temperatuuri ja dopingu abil. Nende omadused sõltuvad temperatuuri muutustest ning lisandite kogusest ja tüübist, mis tekitavad n-tüüpi või p-tüüpi pooljuhte. Enamik tänapäeva pooljuhtkandjaid on puhtad pooljuhid, eeskätt räni.

Dopeerimisega lisatakse aatomeid, mis annavad vabade elektronide (n-tüüpi) või aukude (p-tüüpi) kandjad. PN-ühendus ühendab vastupidavalt dopeeritud piirkondi ja moodustab diodi, mille juhtivus on peamiselt ühes suunas. Dopingu tulemusena muutub materjali juhtivus temperatuuri ja pingetega ning tekivad kandjate mobiilsus- ja rekterentsiomadused, mis on aluseks paljude pooljuhtide toimimismehhanismidele.

Transistorid on pooljuhtkandjate olulised lülitus- ja signaalvõimendusseadmed. Põhitüübid on bipolaarsed transistorid (BJT) ja FET-id (väljavõttekanali põhinevad transistorid). Transistorid kasutavad kolme kontakti (BJT: emitter, alus, kollektor; FET: lähte-, kanal- ja allikas/juhtmärk) ning võimaldavad väikese sisendvooluga kontrollida suuremat väljundvoolu, mis on integreeritud skeemide tugisammas.

Materjalid ja tootmine. Silikoon on peamine pooljuhtmaterjal ning teised olulised materjalid hõlmavad germaniumit ja galliumarseniidi (GaAs). Valmistamine hõlmab kristallide kasvatamist ja viimist, dopimist ning kihtide kasvatamist, fotolitograafiat ja deponeerimist, mille järel tehakse lõplik lõikamine ja pakendamine.

Rakendused. Pooljuhtkandjad moodustavad arvutite, sidevahendite, fotovoltaikaseadmete ja sensorite alust. Neid kasutatakse üha suurema tiheduse ja mõistlikkuse ning Moore’i seaduse edasijõudmise tõttu tänapäeva elektroonikas ja energiasektoris.