Pooljuhid - pooljuht
· Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille
elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal.
· Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit
paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid.
· Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja
amorfseid.
· Räni ja germaanium on kaks kõige kasutatavamat pooljuhti. Neil
mõlemal on neli elektroni välisel elektronkihil.
· Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes,
peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine
temperatuuri kasvades.
· Pooljuhtide elektrijuhtivus kasvab (ehk elektritakistus väheneb)
temperatuuri kasvades, niisamuti ka valguse mõjul. See on
oluline tunnus, mis eristab pooljuhti metallist. Pooljuhi
elektritakistust saab ka muuta teda lisanditega (doonorite või
aktseptoritega) ledigeerides.
Veidike ajalugu pooljuhtidest:
· 1874- esimene pooljuhi ja metalli töötav kontakt (Braun)
· 1899- elektroni avastamine
· 1907- esimene valgust kiirgav diood (Round)
· 1947- esimene bipolaarne transistor (Bardeen, Brattain,
Shockley)
· 1954- esimene päikesepatarei (Chapin, Fuller, Pearson)
· 1958- esimene tunneldiood (Esaki)
· 1959- esimene nn. mikroskeem
· 1960- esimene metall-oksiid-pooljuht väljatransistor (MOSFET)
· 1962- esimene pooljuhtlaser GaAs baasil (IBM laboris)
· 1966- esimene metall-pooljuht väljatransistor (MESFET)
· 1971- esimene mikroprotsessor INTEL 4004
· Pooljuhtide kasutusalad:
· LED-id
· Pooljuhtlaserid
· Mikroelektroonika
· Valgusdetektorid
· Päikesepatareid
· Muud kasutusalad
· Pooljuhtide tulevik:
· Valgust kiirgav räni (Si laser IBM-ist)
· Optilised arvutid, optilised
· signaaliedastused.....
· Uued nanostruktuurid, footonkristallid
· Optilised kaablid kodudesse
· GaN UV laserid
5 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 5 punkti.
~ 3 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2009-12-13
Kuupäev, millal dokument üles laeti
56 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
ruiks
Õppematerjali autor
Pooljuhtmaterjalid Kaasaja elektroonika on valdavalt pooljuht elektroonika. St kasutatakse seadiseid, mille töö põhineb pooljuht materjali omadustel. Pooljuhtmaterjalid on väga suur hulk materjale, mis elektrijuhtivuse seisukohalt paiknevad juhtude ja isolaatorite vahepeal. See juures elektroonikas on leidnud kasutust neist suhteliselt väike arv. Ajalooliselt esimesteks kasutatavateks pooljuht materjalideks olid seleen ja vaskoksiid. Järgnevatel etappidel kasutati väga laialdaselt germaaniumi, kuid praeguseks on valdavalt kasutatavaks pooljuhtmaterjaliks räni, galliumarseniid. Pooljuhtmaterjalide elektroonikas kasutamise eeltingimuseks on väga suur nõutav puhtus. St. ei ole lubatud lisandeid. Kõrge nõutav puhtus on tingitud sellest, et elektroonikasse sobivad pooljuhtmaterjalid peavad olema kristallilise ehitusega ja nende ainete kristalliline struktuur peab
ORNL'i teadlased ümber numbrilise Hubbardi mudeli arvutuskoodi, mille põhjal varem arvati, et vaselisandiga ülijuhtivad materjalid ehk kupraadid on homogeense struktuuriga (elektronide tihedus on igas aatomis sama) 3. Pooljuhid Pooljuhtides on puhta kristallivõre puhul stabiilsed keemilised sidemed ning elektronide puudu- ega ülejääki ei ole. Kui aga võresse satuvad võõraatomid (lisandite aatomid), tekivad vabad laengukandjad elektronide või "aukude" näol ning pooljuht hakkab elektrit juhtima. Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on
Dielektrik on väga väikese elektrijuhtivusega aine või ainete segu. Dielektrikud võivad olla nii tahked, vedelad kui gaasilised. Elektriväli tekitab dielektrikus dielektrilise polarisatsiooni. Dielektrikute tähtsaimateks omadusteks on dielektriline vastuvõtlikkus, läbitavus ja läbilöögitugevus. Näiteks kasutatakse dielektrikuna kummit, klaasi ja õhku. 7. Pooljuhid Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mis juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemini kui elektrijuhid. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandite suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril on 10...106 S/m. Pooljuhid on enamasti kristalsed ained, aga leidub ka vedelikke ja amorfseid. Pooljuhtide hulka kuuluvad mõned lihtained (räni,
kui muutva takistusega elementi, mille takistus oleneb rakendatud pingest (joonis 4.9). Päripingel on takistus väike, vastupinge korral aga suur. JOONIS 4.8. JOONIS 4.9. ELEKTROON1KAKOMPONENDID lk.24 Temperature Effects 4.4. p-n siirde omaduste sõltuvus temperatuurist Nagu eespool märgitud, on lisanditeta pooljuht absoluutsel nulltemperatuuril dielektrik. Lisanditega pooljuht on aga ka sellises olukorras küllaldase juhtivusega. Seetõttu võiks p-n-siire töötada väga madalatel temperatuuridel. Tehnoloogilistel ja konstruktiivsetel põhjustel loetakse enamiku pooljuhtseadiste alumiseks töö-temperatuuripiiriks -60 °C. Temperatuuri tõusuga omandavad elektronid suurema energia ja omajuhtivus suureneb. Lisandjuhtivus sõltub samuti teataval määral
(joonis 1.9). Päripingel on siirde takistus väike, vastupinge korral aga suur. IF Läbilöögi Pinge. UBR JOONIS 1.8. R JOONIS 1.9 1.4. P-N siirde omaduste sõltuvus temperatuurist (Temperature Effects) Nagu eespool märgitud, on lisanditeta pooljuht absoluutsel nulltemperatuuril dielektrik. Lisanditega pooljuht on aga ka sellises olukorras küllaldase juhtivusega. Seetõttu võiks P-N-siire töötada väga madalatel temperatuuridel. Tehnoloogilistel ja konstruktiivsetel põhjustel loetakse enamiku pooljuhtseadiste alumiseks töötemperatuuripiiriks -60 C°. Temperatuuri tõusuga omandavad elektronid suurema energia ja omajuhtivus suureneb. Lisandjuhtivus sõltub samuti teataval määral temperatuurist
kui muutva takistusena elementi, mille takistus oleneb rakendatud pingest (joonis 1.9). Päripingel on siirde takistus väike, vastupinge korral aga suur. I F Läbilöögi Pinge. U BR 9 JOONIS 1.8. R JOONIS 1.9 1.4. P-N siirde omaduste sõltuvus temperatuurist (Temperature Effects) Nagu eespool märgitud, on lisanditeta pooljuht absoluutsel nulltemperatuuril dielektrik. Lisanditega pooljuht on aga ka sellises olukorras küllaldase juhtivusega. Seetõttu võiks P- N-siire töötada väga madalatel temperatuuridel. Tehnoloogilistel ja konstruktiivsetel põhjustel loetakse enamiku pooljuhtseadiste alumiseks töötemperatuuripiiriks -60 C°. Temperatuuri tõusuga omandavad elektronid suurema energia ja omajuhtivus suureneb. Lisandjuhtivus sõltub samuti teataval määral temperatuurist. Mingi temperatuuri juures
(üle 10) hall kristalliline punane tumepruun pulber amorfne Allotroopidel tunduvalt erinevad võreparameetrid (tähtsamaid kristallmodifikatsioone 6), seetõttu neil teisenditel üsna erinevad füüsikal. omadused - kristallil. boori tihedus 2,31 … 2,46 kõvadus väga suur (9,3 Mohsi skaala järgi) - ka sulamistäpid erinevad tunduvalt 2074°C ja üle selle Boor on pooljuht (ülipuhast boori kasut. pooljuht-tehnikas) toatemperatuuril praktil. elektrit ei juhi t° tõusul el.-juhtivus suureneb üle 1000°C – hea elektrijuht Keemiliselt inertne, eriti kristallmodif.-d Toatemp.-l reageerib ainult F2-ga, → BF3 Kõrgemal t°-l O2-ga (→ B2O3, diboortrioksiid) Hal-dega(→ BCl3, BBr3) S-ga (→ B2S3, diboortrisulfiid) N2-ga (→ BN, boornitriid) - Metallidega moodustab boriide
Autorid: Priit Kulu Jakob Kübarsepp Enn Hendre Tiit Metusala Olev Tapupere Materjalid Tallinn 2001 © P.Kulu, J.Kübarsepp, E.Hendre, T.Metusala, O.Tapupere; 2001 SISUKORD SISSEJUHATUS ................................................................................................................................................ 4 1. MATERJALIÕPETUS.............................................................................................................................. 5 1.1. Materjalide struktuur ja omadused ...................................................................................................... 5 1.1.1. Materjalide aatomstruktuur........................................................................................................... 5 1.1.2. Materjalide omadused ..........................
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
Kõik kommentaarid