Semiconduttori
Il Semiconduttoricome il germanio, il silicio, il carbonio, il selenio,ecc. sono i materiali che non sono né conduttori né isolanti. La loro conduttività si trova in mezzo o al centro della conduttività di conduttori e isolanti. I semiconduttori hanno alcune proprietà utili e sono ampiamente utilizzati per la preparazione di dispositivi a stato solido come il diodo, il transistor, ecc.
Sebbene la banda di valenza di queste sostanze siaquasi pieno e la banda di conduzione è quasi vuota come nel caso degli isolanti. Ma il divario energetico vietato tra la banda di valenza e la banda di conduzione è molto piccolo (quasi 1 elettron volt), come mostrato nella figura sottostante.
Con l'aumentare della temperatura, sempre di piùil numero di elettroni di valenza si sovrappone alla banda di conduzione e aumenta la conduttività del materiale. Pertanto, questi materiali hanno un coefficiente di resistenza alla temperatura negativo.
Materiali semiconduttori comunemente usati
Ci sono un gran numero di tetravalente materiali disponibili come il carbonio nel diamantestat, silicio, germanio e stagno grigio. L'energia minima richiesta per interrompere il legame covalente in questi materiali è rispettivamente di 7, 1,12, 0,75 e 0,1 elettron volt.
Il carbonio allo stato di diamante si comporta come unisolante con gap energetico vietato di 7 eV. Il grigio con un intervallo di energia proibita di 0,1 eV si comporta come un conduttore. Pertanto, il germanio e il silicio hanno un intervallo energetico di 0,75 e 1,12 eV rispettivamente, sono considerati i più adatti per i materiali semiconduttori.
I due materiali semiconduttori sono discussi di seguito.
Germanio
Germanio è stato scoperto nel 1886. È un elemento terrestre recuperato dalla cenere di alcuni tipi di coaks o dalla polvere dei gas di scarico delle fonderie di zinco. Il germanio recuperato è sotto forma di polvere di biossido di germanio. Viene quindi convertito in puro germanio.
Il struttura atomica di germanio è mostrato sotto.
Silicio
Il silicio è l'elemento disponibile nella maggior parte deirocce comuni. In realtà, la sabbia è diossido di silicio. Viene trattato chimicamente e ridotto a puro silicio, che può essere utilizzato per la preparazione di dispositivi elettronici.
La figura seguente mostra la struttura atomica del silicio.
Il divario energetico proibito in questo materiale è piuttosto ridotto. Ha anche bisogno di una piccola energia per sollevare gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione.
Pertanto, anche a temperatura ambiente, un minutola quantità di elettroni di valenza viene sollevata alla banda di conduzione e costituisce la conduzione corrente se viene applicato un campo elettrico elevato. Tuttavia, a temperatura ambiente, il numero di elettroni sollevati alla banda di conduzione nel caso del silicio è molto inferiore al germanio.
Questo è il motivo per cui i dispositivi a semiconduttore al silicio sono preferiti rispetto ai dispositivi al germanio.
