Puolijohdeilmiöillä

Puolijohdeilmiöillä viitataan sähköisiin ja optisiin ominaisuuksiin, jotka ilmenevät puolijohdemateriaaleissa. Puolijohteet ovat aineita, joiden sähkönjohtavuus on metallien ja eristeiden välillä. Tämä johtavuus ei ole vakio, vaan sitä voidaan muokata ulkoisilla tekijöillä, kuten lämpötilalla, valolla ja sähkökentällä, sekä materiaalin seostamisella.

Keskeinen puolijohdeilmiö on johtavuuden säätely. Puolijohteiden johtavuus perustuu vapaisiin elektroneihin ja aukkoihin. Aukko on paikka, josta elektroni on irronnut, ja se käyttäytyy positiivisen varauksen kantajana. Seostamalla puolijohdetta lisätään joko vapaita elektroneja (n-tyyppinen puolijohde) tai aukkoja (p-tyyppinen puolijohde), mikä muuttaa materiaalin johtavuutta merkittävästi.

Toinen tärkeä ilmiö on PN-liitos. Kun p-tyyppinen ja n-tyyppinen puolijohde liitetään yhteen, muodostuu PN-liitos, jolla on diodin ominaisuuksia. Se johtaa sähköä vain toiseen suuntaan. Tämä perustuu liitosalueella tapahtuviin varauksenkuljettajien diffuusioon ja muodostuvaan säteilysuojattuun vyöhykkeeseen.

Valosähköinen ilmiö ja sen käänteisilmiö ovat myös merkittäviä. Valosähköisessä ilmiössä valoenergia vapauttaa puolijohteessa varauksenkuljettajia, mikä mahdollistaa esimerkiksi aurinkokennojen toiminnan. Vastaavasti sähkövirran syöttäminen PN-liitokseen voi aiheuttaa valon emittoitumista, mikä on LED-valojen (valoa emittoivien diodien) perusta.

Nämä ilmiöt mahdollistavat monenlaisten elektronisten komponenttien, kuten transistorien, diodien ja integroitujen piirien, valmistamisen. Puolijohdeilmiöt ovat modernin elektroniikan perusta.