Pour comprendre comment les semi-conducteurs travail exige la compréhension à la fois la chimie et la physique des semi-conducteurs. Les semi-conducteurs sont réalisés dans un procédé chimique complexe, et ils fonctionnent selon des principes physiques. La distinction habituelle entre la chimie et la physique est que la chimie implique comment les atomes se combinent pour produire des substances et la physique ne fonctionne pas. Semi-conducteurs montrent comment certains phénomènes ne peut être décrit par une combinaison de la chimie et de la physique. Certains appareils doivent être décrits par leurs propriétés physico-chimiques.
Substrat de silicium
semi-conducteurs typiques commencent sous forme de cristaux purs de silicium. Atomes de silicium ont une coquille complète d'électrons et quatre électrons supplémentaires laissés. Ces atomes peuvent être facilement disposés dans une structure cristalline dans laquelle chaque atome partage d'électrons avec les quatre atomes qui l'entourent. Cette configuration est très stable; lorsque les atomes sont disposés comme celui-ci, chaque atome a son nombre normal d'atomes ainsi que les quatre atomes qui sont partagés avec les atomes environnants, de sorte que chaque atome semble avoir un shell complet. Atoms sont plus stables quand ils ont des coquilles complètes. silicium pur avec ses atomes disposés de cette façon fait un cristal qui est très stable.
Faire Semiconductors
cristaux de silicium pur sont cuites dans un four avec une trace de gaz de phosphore - phosphore a une plus d'électrons que le silicium - jusqu'à ce qu'un nombre soigneusement contrôlé d'atomes de silicium sont remplacés par des atomes de phosphore pour faire un type N (type négatif) à semi-conducteur qui a un surplus d'électrons libres. Si cuit dans un four avec une trace de gaz en aluminium - aluminimum a un électron moins de silicium - il fera un semi-conducteur de type P (type positif) qui a un defeciency d'électrons. semi-conducteurs de type P sont dit avoir libre "trous" - des lieux qui manquent un électron.
Diodes
Les diodes sont des composants électroniques qui permettent au courant de circuler dans un sens mais pas dans l'autre sens. Les diodes sont composés de deux tranches de matériau semi-conducteur - l'un d'entre eux du type P et l'autre de type N. Si un potentiel négatif est appliqué au semi-conducteur de type P et un potentiel positif est appliqué au semi-conducteur de type N, les électrons libres et des trous libres sont écartées et aucun courant ne circule. Si les potentiels sont appliqués de manière inverse, les électrons et les trous sont poussés ensemble et actuels flux. Le courant circule dans une direction, mais pas dans l'autre.
Transistors
Transistors sont composées de trois tranches de matériau semi-conducteur - la tranche moyenne différente des tranches extérieures identiques. Il y a des transistors PNP et transistors NPN. courant circulant à travers l'ensemble du transistor va rencontrer beaucoup de résistance. Quelle que soit la façon dont le courant circule, il rencontre un PN ou NP jonction qui est sollicitée dans la mauvaise direction. La modification du potentiel sur la tranche du milieu change la résistance linéaire de l'ensemble de transistors de manière spectaculaire - un petit changement dans le signal à l'élément central commande le plus grand courant à travers l'ensemble de transistors, Par conséquent, les transistors peuvent être utilisés comme amplificateurs.