halvledere

Halvledere er materialer som har ledningsevne mellom gode ledere og isolatorer, og som har ledningsevne som kan justeres ved dopingskonsentrasjon og temperatur. De mest utbredte halvledermaterialene er silisium (Si) og germanium (Ge), men også materialer som gallium arsenid (GaAs), gallium nitride (GaN) og silikonkarbid (SiC) brukes i spesialapplikasjoner. Halvledere er sentrale i moderne elektronikk fordi små endringer i struktur eller doping gir store endringer i elektrisk atferd.

Intrinsiske eller rene halvledere har omtrent like mange elektroner som hull og har lave, men ikke-ubrukelige ledningsevner ved romtemperatur. Doping, tilførsel av små mengder fremmede atomer, gir extrinsiske halvledere. n-type halvledere får flere elektroner fra donor-impurities, p-type får flere positive hull fra acceptor-impurities. Disse differensierte typer fører til økt ledningsevne og utgjør grunnlaget for en rekke elektroniske komponenter.

En PN-konstruksjon, der p- og n-områder møtes, gir en PN-overgang som fungerer som diode: den leder lett ved forover-bias, og blokker ved bakover-bias. Kombinasjonen av flere PN-overganger og dopingnivåer muliggjør transistorer, som bipolar junction transistorer (BJT) og felt-effekt transistorer (FET), inkludert MOSFET. Disse komponentene kontrollerer strøm og spenning i integrerte kretser og utgjør kjernen i moderne mikroprosessorer og minne.

Halvledere brukes også i lysdioder (LED), solceller, sensorer og kommunikasjonsteknologi. Deres egenskaper gjør det mulig å manipulere elektrisk signal og lys på mikroskopiske skalaer, noe som har drevet elektronikkens utvikling flere tiår.

---