Polovodič Polovodič je látka, jejíž elektrická vodivost se pohybuje mezi vodivými materiály, jako je měď, a izolanty, jako je sklo. Její odpor obvykle klesá s rostoucích teplotou, zatímco u kovů je tomu naopak. [1] Jeho vodivé chování lze užitečně měnit zaváděním nečistot („dopování“) do krystalové struktury. Existují-li ve stejném krystalu dvě odlišně dotované oblasti, vytvoří se polovodičový přechod. Chování volných elektrických nábojů, mezi něž patří elektrony, ionty a díry, na takových přechodech je základem diod, tranzistorů a většiny moderní elektroniky. Některými příklady polovodičů jsou křemík, germanium, arsenid galitý a prvky poblíž tzv. „polokovového schodiště“ v periodické tabulce. Arsenid galitý je po křemíku druhým nejběžnějším polovodiče a používá se v laserových diodách, solárních článcích, mikrovlnných integrovaných obvodech a dalších. Křemík je klíčovým prvkem pro výrobu většiny elektronických obvodů. Polovodivé součástky mohou vykazovat řadu různých užitečný vlastností, jako je snadnější průchod proudu jedním směrem než druhým, vykazování proměnlivého odporu a citlivost na světlo nebo teplo. Vzhledem k tomu, že elektrické vodivosti polovodivého materiálu lze měnit dopováním a přikládáním elektrických polí nebo světla, lze zařízení z polovodičů používat ke zesilování, spínání a přeměně energie. Vodivost křemíku se zvyšuje přidáním malého množství (řádově 1 z 10 8) pětimocných (antimon, fosfor nebo arzen) nebo trojmocných (bor, gallium, indium) atomů. Tomuto postupu se říká dopování a výsledné polovodiče jsou známé jako dotované polovodiče. Kromě dopování lze vodivost polovodiče zlepšit také zvýšením jeho teploty. To je v rozporu s chováním kovu, u kterého vodivost klesá se zvyšující se teplotou. Moderní chápání vlastností polovodičů se opírá o kvantovou fyziku, která vysvětluje pohyb elektrických nábojů v krystalové mřížce. [2] Dopování značně zvyšuje počet elektrických nábojů v krystalu. Obsahuje-li dotovaný polovodič volné díry, nazývá se „p-typ“ a pokud volné elektrony, nazývá se „n-typ“. Polovodivé materiály používané v elektronických zařízeních jsou dotovány za přesných podmínek, aby se řídila koncentrace a oblasti dotovaných oblastí typu p a n. Jediný krystal polovodičového zařízení může mít mnoho oblastí typu p a n; p-n přechody mezi těmito oblastmi jsou zodpovědné za užitečné elektronické chování. Pomocí hrotové sondy lze rychle určit, zda je polovodičový vzorek typu p nebo n. [3] Některé z vlastností polovodivých látek byly pozorovány v polovině 19. století a prvních desetiletích 20. století. První praktickým využitím polovodičů v elektronice byl vývoj detektoru „kočičích vousů“ v roce 1904, primitivní polovodičové diody používané v raných radiových přijímačích. Pokroky v kvantové fyzice vedly k následném vynálezu tranzistoru v roce 1947 [4] a integrovaného obvodu v roce 1958.
Facebook Twitter