Félvezetők

A fémek és a szigetelők közötti tartományban számos olyan anyagot találunk, amelyek sem az egyik, sem a másik csoportba nem sorolhatók be. Ezek nem elég jó vezetők, annál viszont jobbak, hogy szigetelésként használhatnánk őket. Ezek a közepes fajlagos ellenállású anyagok a félvezetők. A félvezetők éppen azok miatt a sajátságaik miatt állnak fokozott érdeklődésünk előterében, amelyek elégtelenek arra, hogy a félvezetőket akár fémnek, akár szigetelőnek tekintsük.

Félvezető anyagok tulajdonságai

A félvezető anyagokban szobahőmérsékleten a szabad töltéshordozók száma több nagyságrenddel nagyobb, mint a szigetelőkben, azonban ez a mennyiség még mindig oly kevés, hogy az anyag gyakorlati szempontból szigetelőnek tekinthető. A félvezetőkben a szabad töltéshordozók száma, és ezáltal az anyag villamos vezetőképessége a hőmérséklettel arányosan növekszik.

Periódusos rendszer

Félvezetők áramvezetése

A félvezetők olyan kristályos szilárd anyagok, amelyeknek fajlagos elektromos vezetése szobahőmérsékleten kisebb, mint a fémeké és több mint a szigetelőké. A félvezetőkben a vezetést elektronok, nem ionok közvetítik. Léteznek elemi félvezetők, mint a szilícium vagy a germánium, és vegyület-félvezetők, pl. a gallium-arzenid (GaAs). A legfontosabb félvezető anyag napjainkban a szilícium.

Félvezető elemek tulajdonságai

A félvezetők egy része kémiai elem, például a szilícium, a germánium, a szelén, a bór. Sok fémoxid, -szulfid, -szelenid, -tellurid, -haloid, és -karbid szintén félvezető. Ezenkívül tág lehetőségek vannak arra, hogy félvezetőket állítsunk elő bonyolultabb összetételű anyagokból.

A félvezetők felhasználási helyei

Dióda A legegyszerűbb félvezető elem a dióda. A következő gyártási technológiákat használják fel például a tranzisztor készítéséhez: vákuum fémgőzölögtetés és maratás. A dióda két kivezetéssel rendelkező, egy p-n átmenetet tartalmazó félvezető elem, amelyet egyenirányításra, rádióvevő készülékekben demodulálásra használnak. A félvezető diódákban a p-n átmenet tulajdonságait használják ki. A félvezető kristályban donor és akceptor atomokkal egy p és egy n típusú réteget alakítanak ki. A két szennyezés határán egy úgynevezett p-n átmenet keletkezik. Ez az átmenet ideális esetben az egyik irányban az áramot átengedi, másik irányban nem. A valóságos dióda ezt a feladatot kissé eltérően oldja meg.

A félvezetők fő alkalmazási területe

Tranzisztor A félvezetők fő alkalmazási területe az egyenirányítás. A diódák és tranzisztorok előállításakor p- és n-félvezető rétegeket kapcsolnak össze. Az így keletkező különböző szennyezési zónákból álló határfelületet nevezzük p-n átmenetnek. (p: pozitív, n: negatív).

A félvezető anyagokban szobahőmérsékleten a szabad töltéshordozók száma több nagyságrenddel nagyobb, mint a szigetelőkben, azonban ez a mennyiség még mindig oly kevés, hogy az anyag gyakorlati szempontból szigetelőnek tekinthető. A félvezetőkben a szabad töltéshordozók száma, és ezáltal az anyag villamos vezetőképessége a hőmérséklettel arányosan növekszik.

A dióda két kivezetéssel rendelkező, egy p-n átmenetet tartalmazó félvezető elem, amelyet egyenirányításra, rádióvevő készülékekben demodulálásra használnak.

A tranzisztor egy olyan szilárdtest félvezető, amelyet elektronikus áramkörökben használnak fel erősítési és kapcsolási célra. A tranzisztor három rétegből áll, amelyek egymást felváltva követő különböző vezetési típusú tartománnyal rendelkeznek.