Beth yw lled-ddargludyddion? lled-ddargludyddion gwrthiant

Beth yn ddeunydd lled-ddargludyddion? Beth yw ei nodweddion? Beth yw ffiseg lled-ddargludyddion? Gan eu bod yn cael eu hadeiladu? Beth yw dargludedd lled-ddargludyddion? Beth yw'r nodweddion ffisegol sydd ganddynt?

Beth yw enw lled-ddargludyddion?

Mae'n cyfeirio at crisialog deunyddiau nad ydynt yn dargludo trydan mor dda, fel y mae metelau. Eto i gyd mae'r ffigur hwn yn well nag yn ynysyddion. Mae'r nodweddion hyn yn ganlyniad i nifer o gludwyr symudol. Os byddwn yn ystyried, yn gyffredinol, mae yna ymlyniad cryf i'r niwclysau. Fodd bynnag, pan weinyddir mewn dargludydd sawl atomau, er enghraifft, antimoni, sydd â mwy na electronau, swydd hon yn cael ei gywiro. Wrth ddefnyddio indium elfennau gyda wefr bositif baratoi. Mae'r holl adeiladau hyn yn cael eu defnyddio'n eang mewn transistors - dyfeisiau arbennig, a all wella, bloc neu basio cerrynt mewn un cyfeiriad yn unig. Os byddwn yn ystyried yr elfen NPN-math, yn gallu ei gweld yn sylweddol cryfhau'r rôl sydd yn arbennig o bwysig yn y drosglwyddo signalau gwan.

nodweddion dylunio sy'n cael trydan lled-ddargludyddion

Ddargludyddion yn cael llawer o electronau rhydd. Ynysyddion go brin eu bod yn meddu arnynt. Lled-ddargludyddion a hefyd yn cynnwys rhywfaint o electronau rhydd ac yn pasio gyda thâl cadarnhaol, sydd yn barod i dderbyn y gronynnau rhyddhau. Ac yn bwysicaf oll - maent i gyd yn cael ei cerrynt trydanol. Ystyriwyd yn flaenorol NPN-fath transistor - nid yw'n bosibl elfen lled-ddargludyddion sengl. Felly, mae mwy PNP-transistorau a deuodau.

Os byddwn yn siarad am y byr diwethaf, mae'n elfen sy'n gallu trosglwyddo signalau mewn un cyfeiriad yn unig. Hefyd, gall y deuod drosi AC i DC. Beth yw'r mecanwaith o drawsnewid hon? A pham mae'n symud mewn un cyfeiriad yn unig? Ni waeth lle mae ar hyn o bryd, electronau a bylchau gall neu gwasgaru, neu symud ymlaen. Yn yr achos cyntaf oherwydd y cyflenwad cynyddol porthiant pellter yn torri ar draws, ac felly yn cael eu trosglwyddo cludwyr foltedd negyddol mewn un cyfeiriad yn unig, hy y dargludedd o lled-ddargludyddion yn unochrog. Wedi'r cyfan, gall y presennol yn cael ei drosglwyddo dim ond os yw'r gronynnau cyfansoddol gerllaw. Ac mae hyn yn bosib dim ond os yw'r cyflenwad presennol ar y naill law. Mae'r rhain yn y mathau o lled-ddargludyddion yn bodoli ac yn cael eu defnyddio ar hyn o bryd.

strwythur band

priodweddau trydanol ac optegol o dargludyddion sy'n gysylltiedig â'r ffaith bod, wrth lenwi y lefelau egni o electronau yn cael eu gwahanu oddi wrth y bo modd yn datgan y bandgap. Beth yw ei nodweddion? Mae'r ffaith nad oes lefelau egni bandgap. Gyda amhureddau a diffygion strwythurol gellir ei newid. Gelwir band llawn uwch falens. Ddilyn gan benderfyniad, ond yn wag. Fe'i gelwir yn y band dargludiad. Ffiseg o lled-ddargludyddion - pwnc yn ddiddorol iawn, ac yn y fframwaith o erthygl yn cael ei orchuddio yn dda.

cyflwr y electronau

Mae'n defnyddio cysyniadau megis rhif y band a ganiateir a'r lled-momentwm. Mae'r strwythur yn cael ei benderfynu gan y gwasgariad cyntaf. Dywed fod arno effeithio ar y ddibyniaeth ynni y quasimomentum. Felly, os bydd y band falens ei llenwi'n llwyr gan electronau (sy'n cario tâl mewn lled-ddargludyddion), rydym yn dweud nad oes unrhyw excitations elfennol. Os, am ryw reswm, nid y gronynnau yn cael eu, mae'n golygu bod quasiparticle gwefr bositif - pasio neu dwll. Maent yn y cludwyr ddim mewn lled-ddargludyddion yn y band falens.

parth ddirywiedig

Mae'r band falens mewn dargludydd nodweddiadol yw ddirywiedig chwe gwaith. Mae hyn yn eithrio rhyngweithio spin-orbit a dim ond pan fydd y momentwm grisial yn sero. Gellir ei glynodd dan yr un cyflwr ar gyfer y band ddirywiedig ddwbl ac bedair gwaith. Yr enw ar y gofod ynni rhyngddynt yw egni'r hollti spin-orbit.

Amhureddau a diffygion mewn lled-ddargludyddion

Gallant fod yn drydanol anweithgar neu'n weithredol. Gan ddefnyddio'r cyntaf yn eich galluogi i fynd i mewn lled-ddargludyddion gwefr bositif neu negyddol, y gellir ei wrthbwyso gan ymddangosiad twll yn y band falens neu'r electron yn y band dargludiad. amhureddau Anweithgar yn niwtral, ac mae ganddynt ychydig iawn o ddylanwad ar yr eiddo electronig. Ar ben hynny, gall fod yn aml fod o bwysigrwydd yn y falens ohonynt atomau sy'n cymryd rhan yn y broses drosglwyddo ac am ddim, a strwythur y ddellten grisial.

Yn dibynnu ar y math a maint y amhureddau gall newid ac mae'r gymhareb rhwng nifer y tyllau ac electronau. Felly, dylai deunyddiau lled-ddargludydd bob amser yn cael eu dewis yn ofalus i gyflawni'r canlyniad a ddymunir. Mae hyn yn cael ei ragflaenu gan nifer fawr o gyfrifiadau, ac ar ôl hynny yr arbrofion. Gronynnau a oedd yn galw y rhan fwyaf o gludwyr mwyafrif, yn lleiafrifol.

cyflwyno dosio o amhureddau i mewn i'r ddyfais lled-ddargludyddion caniatáu i gael eiddo a ddymunir. Gall Diffygion yn lled-ddargludyddion hefyd fod cyflwr trydanol anweithgar neu'n weithredol. Bwysig yma yw y datgymaliad, atom gwagleol a swydd wag. ddargludyddion hylif a noncrystalline ymateb amhureddau yn wahanol nag crisialog. Mae diffyg strwythur anhyblyg yn y pen draw yn arwain at yr hyn a symudodd yr atom yn caffael falens gwahanol. Bydd yn wahanol i'r un yr oedd â hwy yn trwytho eu cysylltiadau yn wreiddiol. Atom yn dod yn amhroffidiol i roi neu atodwch y electron. Mewn achos o'r fath, mae'n dod yn anweithgar ac, felly, mae'r lled-ddargludyddion amhuredd yn cael mwy o siawns o fethiant. Mae hyn yn arwain at y ffaith ei bod yn amhosibl i newid y math dargludedd drwy gyffuriau ac i greu, er enghraifft, p-n-gyffordd.

Gall rhai lled-ddargludyddion amorffaidd newid eu priodweddau electronig o dan ddylanwad cyffuriau. Ond mae'n yn eu trin i raddau llawer llai nag i crisialog. Gall sensitifrwydd i cyffuriau elfennau amorffaidd yn cael eu gwella trwy brosesu. Yn y pen draw, dylid crybwyll bod oherwydd y lled-ddargludyddion amhuredd gwaith hir ac yn galed er hynny yn cyflwyno nifer o nodweddion gyda chanlyniadau da.

Mae'r ystadegau o electronau yn y lled-ddargludyddion

Pan fydd cydbwysedd thermodynamic, mae nifer y tyllau ac electronau yn cael ei bennu yn unig gan y tymheredd y strwythur band paramedrau a chrynodiad amhureddau trydanol gweithredol. Pan fydd y gymhareb yn cael ei gyfrifo, credir y bydd rhai o'r gronynnau fod yn y band dargludiad (yn lefel acceptor neu'r rhoddwr). A yw hefyd yn cymryd i ystyriaeth y ffaith y gall y rhan adael y diriogaeth y falens, ac mae yn cael eu ffurfio bylchau.

dargludedd

Yn lled-ddargludyddion, gall wahân electronau fel cludwyr tâl perfformio ac ïonau. Ond mae eu dargludedd trydanol yn y rhan fwyaf o achosion dibwys. Gall Yr unig superprovodniki ïonig achosi eithriad. Mae'r lled-ddargludyddion tri phrif fecanwaith trosglwyddo electronau:

1. Y prif parth. Yn yr achos hwn, mae'r electronau yn symud oherwydd y newid ei egni o fewn ardal a ganiateir.
2. Hercian cludo wladwriaethau lleol.
3. Polaron.

exciton

Efallai y bydd y twll a'r electron yn ffurfio gwladwriaeth rwymedig. Fe'i gelwir yn Wannier-Mott. Yn yr achos hwn mae'r egni ffoton, sy'n cyfateb i ymyl amsugno yn disgyn ar faint y penderfyniad cyplu. Gyda digon o dwysedd y golau mewn lled-ddargludyddion yn gallu ffurfio swm sylweddol o excitons. Gyda chynnydd yn eu gywasgu canolbwyntio a ffurf hylif electron-twll.

Mae wyneb y lled-ddargludyddion

Mae'r geiriau hyn yn dangos sawl haen atomig, sydd wedi eu lleoli ger ffin y ddyfais. eiddo Arwyneb wahanol i'r swmp. Mae presenoldeb y haenau hyn yn torri cymesuredd drosiadol y grisial. Mae hyn yn arwain at yr hyn a elwir yn datgan wyneb a polaritons. Mae datblygu thema yr olaf, dylai fod yn fwy i ddweud ac am sbin a thonnau dirgrynol. Oherwydd ei weithgarwch gemegol cuddio haen wyneb microsgopig y tu allan i foleciwlau neu atomau sydd wedi cael eu hamsugno o'r amgylchedd. Maent hefyd yn penderfynu ar y priodweddau yr ychydig haenau atomig. Yn ffodus, mae'r dechnoleg gwactod ultra-uchel greu, lle yn elfennau lled-ddargludyddion, caniatáu i gael a chynnal am nifer o oriau, arwyneb glân, sy'n effeithio ar ansawdd y cynnyrch yn gadarnhaol.

Semiconductor. Tymheredd yn effeithio ar y gwrthiant

Pan fydd y tymheredd y cynnydd metel, ac yn cynyddu eu gallu i wrthsefyll. Gyda lled-ddargludyddion, mae'r gwrthwyneb yn wir - o dan yr un amodau, yr opsiwn hwn byddant yn lleihau. Y pwynt yma yw bod y dargludedd trydanol mewn unrhyw ddeunydd (a nodwedd hon mewn cyfrannedd gwrthdro i'r gwrthwynebiad) yn dibynnu ar a yw'r tâl cludwyr presennol, ar gyflymder symudiad yn y maes trydanol, ac o'u plith yn yr uned cyfrol o ddeunydd.

Yr elfennau lled-ddargludyddion yn cynyddu wrth i'r tymheredd yn cynyddu crynodiad gronynnau, a thrwy hynny gynyddu dargludedd thermol a'r gwrthiant gostwng. Gallwch wirio hyn ym mhresenoldeb ffisegydd syml set ifanc a'r deunydd angenrheidiol - silicon neu germaniwm, gall hefyd gael eu cymryd a gwneud o lled-ddargludyddion iddynt. Bydd cynnydd mewn tymheredd yn lleihau eu gwrthsafiad. I wirio hyn, mae angen i chi i stoc i fyny ar yr offerynnau mesur a fydd yn gweld yr holl newidiadau. Mae hyn yn gyffredinol wir. Gadewch i ni edrych ar un neu ddau o embodiments penodol.

Resistance a ionization electrostatig

Mae hyn yn ganlyniad i twnelu o electronau pasio drwy rwystr gul iawn sy'n darparu tua un ganfed ran o micromedr. Mae wedi ei leoli rhwng ymylon y bandiau ynni. Mae ei ymddangosiad yn bosib dim ond pan plygu bandiau ynni, sy'n digwydd dim ond o dan ddylanwad maes trydan cryf. Unwaith y bydd yn digwydd twnelu (hynny yw cael effaith mecanyddol cwantwm), mae'r electronau yn mynd drwy'r rhwystr posibl yn gul, ac nid yw'n newid eu hegni. Mae hyn yn golygu cynnydd yn y crynodiad o cludwyr ac am ddim, ac yn y ddau parthau: y dargludiad a falens. Os bydd y broses yw datblygu ionization electrostatig, gall fod dadansoddiad o'r twnnel lled-ddargludyddion. Yn ystod y broses hon, bydd yn newid gwrthiant y lled-ddargludyddion. Mae'n gildroadwy, a chyn gynted ag y maes trydanol yn cael ei droi i ffwrdd, yr holl brosesau yn cael eu hadfer.

Resistance ac effaith ionization

Yn yr achos hwn, mae'r tyllau a'r electronau yn cael eu cyflymu nes profi lwybr di dan ddylanwad maes trydan cryf i'r gwerthoedd sy'n cyfrannu at ionization yr atomau a'r rhwygo un o'r bondiau cofalent (cynradd neu atom amhuredd). ionization Effaith digwydd fel Avalanche ac mae'n Avalanche cludwyr tâl lluosi. Felly, mae'r tyllau ac electronau sydd newydd ei chreu gyflymu gan y cerrynt trydanol. Mae gwerth presennol yn y canlyniad terfynol yn cael ei luosi â cyfernod ionization effaith, sef y nifer o barau electron-twll sy'n cael eu ffurfio ar un o'r segment llwybr cludwr ddim. Mae datblygiad y broses hon yn y pen draw yn arwain at chwalu avalanche lled-ddargludyddion. Mae gwrthiant lled-ddargludyddion hefyd yn newid, ond, fel yn achos y dadansoddiad twnnel, gildroadwy.

Mae'r defnydd o lled-ddargludyddion yn ymarferol

Dylai pwysigrwydd arbennig yr elfennau hyn yn cael ei nodi mewn technoleg gyfrifiadurol. Mae bron dim amheuaeth na fyddai gennych ddiddordeb yn y cwestiwn o beth yw'r lled-ddargludyddion, os nad yw'r awydd i godi'r pwnc gyda eu defnydd yn annibynnol. Mae'n amhosib dychmygu gwaith oergelloedd modern, setiau teledu, monitorau cyfrifiaduron heb lled-ddargludyddion. Methu gwneud hebddynt, a pheirianneg cerbydau modur uwch. Maent hefyd yn cael eu defnyddio mewn technoleg awyrennau a gofod. Deall beth lled-ddargludyddion yn, pa mor bwysig ydynt? Wrth gwrs, ni allwn ddweud mai dim ond yr elfennau hanfodol o'n gwareiddiad, ond hefyd yn amcangyfrif rhy isel heb eu werth.

Mae'r defnydd o lled-ddargludyddion yn ymarferol, o ganlyniad i fwy a nifer o ffactorau, yn eu plith y eang o'r deunyddiau y maent yn cael eu gwneud, a rhwyddineb brosesu ac i gael y canlyniad a ddymunir, a nodweddion technegol eraill sy'n gwneud y dewis o'r gwyddonwyr a oedd yn gweithio ar yr offer electronig, stopio nhw.

casgliad

Rydym wedi edrych yn fanwl ar yr hyn y lled-ddargludyddion, sut maent yn gweithio. Sail eu gwrthwynebiad gosod prosesau ffisegol a chemegol cymhleth. A gallwch sylwi nad yw y ffeithiau yn rhoi fel y disgrifir yn Erthygl deall yn llawn y lled-ddargludyddion o'r fath, am y rheswm syml nad yw gwyddoniaeth wedi hyd yn oed yn astudio nodweddion hynod o eu gwaith i ben. Ond rydym yn gwybod eu priodweddau a'u nodweddion sylfaenol, sy'n caniatáu i ni eu rhoi ar waith. Felly, gallwch chwilio am ddeunyddiau a lled-ddargludyddion i arbrofi â hwy, gan fod yn ofalus. Pwy a ŵyr, efallai mewn chi huna yr ymchwilydd gwych?!