póprzewodnikowe

Póprzewodnikowe, zwykle określane także jako półprzewodnikowe, to materiały o przewodnictwie między metalami a izolatorami. Przewodnictwo w tych materiałach można precyzyjnie modulować poprzez domieszkowanie, temperaturę, światło i pola elektryczne. Do najważniejszych przykładów należą krzem i german, a także związki półprzewodnikowe takie jak arsenek galowy (GaAs) czy ind borem (InSb). W praktyce półprzewodnikami zajmują się materiały domieszkowane, w których nośniki ładunku można kontrolować.

W strukturze energetycznej półprzewodników występuje pasmo walencyjne i pasmo przewodnictwa, oddzielone przerwą pasmową. W temperaturze pokojowej czyste (intrinsic) półprzewodniki mają stosunkowo niską samorzutną przewodność; dopasowanie poprzez domieszkowanie generuje nośniki większościowe i mniejszościowe. Dodatkowe dopalanie tworzy stany energetyczne, umożliwiając kontrolę koncentracji elektronów i dziur. W efekcie możliwe jest precyzyjne dostosowanie rezystywności oraz ruchliwości nośników.

Typy półprzewodników obejmują materiały intrinsic oraz extrinsic, w tym typ n (nośnikami dominującymi są elektrony) i typ p (nośnikami dominującymi są dziury). Przykłady dopantów: dla krzemu – donorzy (np. fosfor) i akceptory (np. bor). Takie dopasowania pozwalają tworzyć złącza p-n, które są podstawą diod, a także tranzystory bipolarny i mosfety.

Główne zastosowania obejmują diody i tranzystory (inaczej elementy logiczne i analogowe układów scalonych), ogniwa fotowoltaiczne, diody emitujące światło i różnorodne czujniki. Materiały półprzewodnikowe są kluczowe dla współczesnej elektroniki, fotoniki i technologii energetycznych. W przemyśle półprzewodniki wytwarzane są w krystalicznych podłożach, takich jak krzem, często z wykorzystaniem procesów Czochralskiego, epitaksji i depozycji chemicznej z fazy gazowej (MOCVD). Historia obejmuje odkrycie właściwości półprzewodników i wynalezienie tranzystora w połowie XX wieku, które zapoczątkowały erę elektronicznych układów scalonych.