Pooljuhtlikkus

Pooljuhtlikkus on materjalide elektrijuhtivuse omadus, mis asub isolaatori ja metallilise juhivuse vahel. Pooljuhte saab juhtida ning nende juhtivust muuta temperatuuri, lisandite ehk dopeerimise ja välisväljade abil. See omadus tuleneb energiabändide struktuurist: valentsbänd ja konduktiivne bänd ning nende vahelisest laengubändide energia lõhest. Intrinsilised pooljuhid on puhtad pooljuhid, kus laengukandjad tekivad termilise ergutuse teel; dopitud pooljuhid sisaldavad lisandeid, mis tekitavad liigkandjaid: n-tüüpi (elektronid peamisteks kandjateks) ja p-tüüpi (augud peamisteks kandjateks). Dopinguained nagu fosfor või arseen Si puhul tekitavad n-tüüpi pooljuhte, boor tekitab p-tüüpi.

Pooljuhte iseloomustab tugev temperatuurist sõltuvus ja dopingu kontsentratsiooniga reguleeritavus. Laengukandjate omadused, nende liik ja mobiilsus määravad materjali elektrilised omadused. P-n liitumised on keskne kontseptsioon, mis võimaldab dioode ja transistoride toimimist: diodid juhivad voolu ühe suuna, transistorid toimivad lülititena või võimenditena. Tänapäeval on olulised MOSFET-id ja BJT-d, mida kasutatakse laialdaselt kiibid ja integreeritud ringide koostamisel.

Pooljuhtide kasutusvaldkonnad on laialdased: päikesepaneelid, valgustundlikud sensorid, arvutite ja telekommunikatsiooni seadmed ning enamik kaasaegseid elektroonikaseadmeid põhinevad pooljuhttehnoloogial. Pooljuhtide areng on võimaldanud väikeste ja energiatõhusate elektroonikaseadmete kiire kasvu ning teinud võimalikuks tänapäevase arvutus- ja sideinfrastruktuuri.

Ajaloos on pooljuhtide uurimine ja tehnoloogia oluliselt kujundanud 20. sajandi jooksul: esimene transistor leiutati 1947. aastal Bell Labsis (Shockley, Bardeen ja Brattain), pärast mida arendati 1950.–1960. aastatel integreeritud kiibid, mis võimaldasid kaasaegse elektroonika kiirtõusu. Tänapäeval on pooljuht-tehnoloogia keskne kogu elektroonikas.