คุณสมบัติทางไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำคืออะไร? - บล็อก

เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุประเภทหนึ่งที่มีความนำไฟฟ้าระหว่างตัวนำและฉนวน คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้เป็นรากฐานสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ตั้งแต่เครื่องใช้ในครัวเรือนธรรมดาไปจนถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน ในฐานะซัพพลายเออร์อุปกรณ์ไฟฟ้า ฉันได้เห็นโดยตรงถึงความสำคัญของเซมิคอนดักเตอร์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ในบล็อกนี้ ฉันจะเจาะลึกคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ สำรวจพฤติกรรม การใช้งาน และผลกระทบที่มีต่อชีวิตประจำวันของเรา

สมบัติทางไฟฟ้าพื้นฐานของสารกึ่งตัวนำ

การนำไฟฟ้า

ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่างค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำ เช่น ทองแดง กับฉนวน เช่น ยาง ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ เซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์จะทำหน้าที่เป็นฉนวนเนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งหมดถูกพันธะอย่างแน่นหนากับอะตอมของพวกมัน อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนบางตัวจะได้รับพลังงานมากพอที่จะแยกตัวออกจากอะตอมและกลายเป็นเคลื่อนที่ได้ อิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้สามารถนำไฟฟ้าได้

ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์สามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มสิ่งเจือปนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเติม การโด๊ปเกี่ยวข้องกับการแนะนำอะตอมแปลกปลอมจำนวนเล็กน้อยเข้าไปในโครงตาข่ายเซมิคอนดักเตอร์ ยาสลบมีสองประเภท: n-type และ p-type

ยาโด๊ปชนิด N: ในการเติมชนิด n จะมีการเพิ่มสิ่งเจือปนที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมากกว่าอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในซิลิคอน (ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว) ฟอสฟอรัส (ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว) สามารถใช้เป็นสารเจือปนได้ อิเล็กตรอนส่วนเกินจากอะตอมฟอสฟอรัสจะกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งช่วยเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์
ยาโด๊ปชนิด P: ในการเติมชนิด p จะมีการเพิ่มสิ่งเจือปนที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยกว่าอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น โบรอน (ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัว) สามารถใช้เป็นสารเจือปนในซิลิคอนได้ การไม่มีอิเล็กตรอนจะทำให้เกิด "รู" ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุบวกได้ รูสามารถเคลื่อนที่ผ่านตาข่ายเซมิคอนดักเตอร์ได้ ซึ่งมีส่วนช่วยในการนำไฟฟ้า

โครงสร้างวงดนตรี

โครงสร้างแถบความถี่ของเซมิคอนดักเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางไฟฟ้า ในเซมิคอนดักเตอร์ จะมีช่องว่างพลังงานที่เรียกว่า bandgap ระหว่างแถบเวเลนซ์ (โดยที่อิเล็กตรอนจับกับอะตอม) และแถบการนำไฟฟ้า (ซึ่งอิเล็กตรอนมีอิสระที่จะเคลื่อนที่)

วงวาเลนซ์: แถบวาเลนซ์ประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่จับกับอะตอมในเซมิคอนดักเตอร์ ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ อิเล็กตรอนทั้งหมดจะอยู่ในแถบเวเลนซ์
วงดนตรีนำ: แถบการนำไฟฟ้าคือระดับพลังงานที่อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและนำไฟฟ้าได้ เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานมากพอที่จะกระโดดจากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนนั้นจะกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ
แบนด์แกป: bandgap คือความแตกต่างด้านพลังงานระหว่างแถบเวเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้า ในเซมิคอนดักเตอร์ bandgap มีขนาดค่อนข้างเล็ก (โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 3 อิเล็กตรอนโวลต์) ซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนถูกกระตุ้นจากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้าที่มีพลังงานค่อนข้างน้อย เช่น พลังงานความร้อนหรือแสง

สารกึ่งตัวนำภายในและภายนอก

สารกึ่งตัวนำภายใน

เซมิคอนดักเตอร์ภายในคือเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์โดยไม่มีการเติมสารเจือปนโดยเจตนา ในสารกึ่งตัวนำภายใน จำนวนอิเล็กตรอนอิสระจะเท่ากับจำนวนรู ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ภายในนั้นถูกกำหนดโดยอุณหภูมิเป็นหลัก เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจะถูกกระตุ้นจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้ามากขึ้น ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

สารกึ่งตัวนำภายนอก

เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกคือเซมิคอนดักเตอร์ที่ถูกเจือด้วยสิ่งเจือปนเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ มีสารกึ่งตัวนำภายนอกอยู่สองประเภท: ชนิด n และชนิด p

สารกึ่งตัวนำชนิด N: ในสารกึ่งตัวนำชนิด n ตัวพาส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน และตัวพาส่วนน้อยคือรู ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระเป็นหลัก
สารกึ่งตัวนำชนิด P: ในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p ตัวพาส่วนใหญ่เป็นรู และตัวพาส่วนน้อยคืออิเล็กตรอน ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p เกิดจากการเคลื่อนที่ของรูเป็นหลัก

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และการใช้งาน

ไดโอด

ไดโอดเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบสองขั้วที่ช่วยให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อ pn ซึ่งเกิดขึ้นจากการนำสารกึ่งตัวนำชนิด p และสารกึ่งตัวนำชนิด n มาสัมผัสกัน

อคติไปข้างหน้า: เมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกถูกจ่ายไปที่ด้าน p ของไดโอด และแรงดันไฟฟ้าลบถูกจ่ายไปที่ด้าน n ไดโอดจะมีความเอนเอียงไปข้างหน้า ในกรณีนี้ รูในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p และอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n จะถูกผลักไปทางจุดเชื่อมต่อ pn เพื่อให้กระแสไหล
อคติย้อนกลับ: เมื่อแรงดันไฟฟ้าลบถูกจ่ายไปที่ด้าน p ของไดโอด และแรงดันไฟฟ้าบวกถูกจ่ายไปที่ด้าน n ไดโอดนั้นจะมีไบแอสแบบย้อนกลับ ในกรณีนี้ รูและอิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากจุดเชื่อมต่อ pn ทำให้เกิดบริเวณพร่องซึ่งไม่มีพาหะประจุ เป็นผลให้กระแสไหลผ่านไดโอดน้อยมาก

ไดโอดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรเรียงกระแสเพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) นอกจากนี้ยังใช้ในตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ตัวดีโมดูเลเตอร์สัญญาณ และวงจรป้องกันอีกด้วย

ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบสามขั้วที่สามารถใช้เป็นเครื่องขยายเสียงหรือสวิตช์ได้ ทรานซิสเตอร์มีสองประเภทหลัก: ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT) และทรานซิสเตอร์สนามผล (FET)

ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT): BJT ประกอบด้วยสามส่วน: ตัวปล่อย ฐาน และตัวสะสม ด้วยการควบคุมกระแสที่ไหลผ่านฐาน ทำให้สามารถควบคุมกระแสที่ไหลระหว่างตัวปล่อยและตัวสะสมได้ BJT มักใช้ในวงจรเครื่องขยายเสียงและวงจรสวิตชิ่ง
ทรานซิสเตอร์สนามผล (FET): FET ประกอบด้วยแหล่งกำเนิด ท่อระบายน้ำ และประตู กระแสที่ไหลระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำจะถูกควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับประตู FET ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรรวม เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์และชิปหน่วยความจำ

ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย รวมถึงคอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน โทรทัศน์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์

Scania 1334037 1488033 1423566 SOLENOID VALVE SCANIA 1858199 17725514 Switch

ผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าของเราที่เกี่ยวข้องกับเซมิคอนดักเตอร์

ในฐานะซัพพลายเออร์อุปกรณ์ไฟฟ้า เรามีผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าที่หลากหลายซึ่งประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างเช่น เรามีโซลินอยด์วาล์ว เซ็นเซอร์ และสวิตช์คุณภาพสูงสำหรับการใช้งานต่างๆ

Scania 1334037 1488033 1423566 โซลินอยด์วาล์ว: โซลินอยด์วาล์วนี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมการไหลของของเหลวในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและยานยนต์ที่หลากหลาย มีความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานยาวนาน
สแกนเนีย 2802742 เซ็นเซอร์ 2089325 1427269: เซ็นเซอร์ของเราใช้ในการตรวจจับปริมาณทางกายภาพต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และการไหล มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานด้านยานยนต์ อุตสาหกรรม และการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม
สวิตช์ SCANIA 1858199 17725514: สวิตช์เหล่านี้ใช้สำหรับควบคุมวงจรไฟฟ้าในการใช้งานที่หลากหลาย มีจำหน่ายในประเภทและการกำหนดค่าที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา

บทสรุป

เซมิคอนดักเตอร์มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น การนำไฟฟ้า โครงสร้างแถบ และความสามารถในการเจือ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ในฐานะซัพพลายเออร์อุปกรณ์ไฟฟ้า เรามุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าคุณภาพสูงที่รวมสารกึ่งตัวนำเข้าด้วยกัน หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์ โปรดติดต่อเราเพื่อขอการจัดซื้อและหารือเพิ่มเติม