pooljuhtkristallid

Pooljuhtkristallid ehk pooljuhtmaterjalid on tahked ained, mille elektrijuhtivus on metallide ja isolaatorite vahepealne. Nende juhtivust saab muuta temperatuuri, valguse või lisandite (doppimine) abil, muutes need olulisteks elektroonikatööstuses. Looduslikult esinevate pooljuhtide hulka kuuluvad räni (Si) ja germaanium (Ge), kuid paljud pooljuhtmaterjalid on sünteetilised, nagu näiteks galliumarseniid (GaAs) ja kaadmiumtelluriid (CdTe).

Pooljuhtkristalli struktuur on korrapärane aatomite paigutus, mis annab materjalile selle unikaalsed elektrilised omadused. Elektronide liikumine selles kristallvõres sõltub materjali energiatasemete struktuurist, täpsemalt selle juhtivusriba ja valentsriba vahelisest keelutsoonist. Kui keelutsoon on piisavalt kitsas, saavad elektronid välise energia toimel liikuma hakata, tekitades elektrivoolu.

Doppimine on protsess, mille käigus lisatakse puhtale pooljuhtmaterjalile väikestes kogustes teisi elemente, et muuta selle juhtivust. N-tüüpi pooljuhtides on lisatud doonoraatomeid, millel on rohkem valentsieletkrone kui alusmaterjalil, luues liigseid elektrone. P-tüüpi pooljuhtides on lisatud aktseptoraatomeid, millel on vähem valentsieletkrone, luues tühjad kohad ehk "augud", mis samuti võivad elektrilaengut juhtida. Pooljuhtkristallide rakendused ulatuvad transistoritest ja dioodidest kuni päikesepatareideni ja LED-ide (valgusdioodide) tootmiseni, olles tänapäevase digitaaltehnoloogia alustalaks.