póprzewodnikiem

Półprzewodnik, w potocznym ujęciu także półprzewodnik, to materiał o właściwościach elektrycznych leżących między przewodnikami a izolatorami. W stanie krystalicznym jego przewodnictwo może być kontrolowane poprzez dopasowanie temperatury, czystości materiału i dopingu. Kluczową cechą półprzewodników jest istnienie przerwy energetycznej między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa, co ogranicza spontaniczny ruch nośników ładunku w temperaturze zerowej.

Nośnikami ładunku w półprzewodnikach są elektrony i dziury. Koncentracja i ruchliwość tych nośników zależą od materiału i od dopingu. W praktyce przewodnictwo można zwiększać poprzez domieszkowanie typu n (dodanie donorów, które dostarczają elektrony) lub typu p (akceptorów, które tworzą dziury). Dzięki temu możliwe jest tworzenie struktur i urządzeń, w których kierunek i natężenie przepływu prądu można precyzyjnie kontrolować.

Najważniejsze materiały półprzewodnikowe to krzem (Si) i german, a także związki III–V, II–VI i węglowe. Charakterystyka band gap i ruchliwość zależą od materiału oraz od warunków krystalizacji i dopingu. Technologia półprzewodników obejmuje procesy takich jak epitaksja, litografia, jonowa implantacja i precyzyjny doping.

Zastosowania obejmują elektronikę (tranzystory, diody), fotonikę (diody LED, lasery) oraz energetykę (ogniwa fotowoltaiczne) i sensorykę. Dzięki możliwości kontrolowania przewodnictwa półprzewodniki stanowią fundament współczesnych układów elektronicznych i optoelektronicznych.