מוליכים למחצה

החומר קיים בצורות שונות, מוצקים, נוזלים, גזים, פלזמה וכן הלאה. בדרך כלל אנו מתייחסים לחומרים בעלי מוליכות חשמלית ירודה, כגון פחם, גבישים תוך עיניים, ענבר, קרמיקה וכדומה, כמבודדים. מתכות בעלות מוליכות טובה, כמו זהב, כסף, נחושת, ברזל, פח, אלומיניום וכו' נקראות מוליכים. החומר בין מוליך למבודד יכול להיקרא פשוט מוליך למחצה. בהשוואה למוליכים ומבודדים, גילוי חומרים מוליכים למחצה היה האחרון, ורק בשנות ה-30 של המאה ה-20, כאשר שופרה טכנולוגיית הטיהור של חומרים, קיומם של מוליכים למחצה הוכר באמת על ידי הקהילה האקדמית.

 

 

גילה

בשנת 1833, פאראדיי, אבי האלקטרוניקה, מדען בריטי, היה הראשון שגילה שההתנגדות של גופרית כסף שונה מזו של מתכות רגילות עם טמפרטורה, ובאופן כללי, ההתנגדות של מתכות עולה עם עליית הטמפרטורה, אבל פאראדיי מצא שההתנגדות של חומרי כסף גופרתי יורדת עם עליית הטמפרטורה. זהו הגילוי הראשון של תופעת המוליכים למחצה

.

 

סיווג וביצועים

 

מוליכים למחצה יסודיים.מוליכים למחצה יסודיים מתייחסים למוליכים למחצה המורכבים מיסוד אחד, ביניהם סיליקון וסלניום נחקרו קודם לכן. זהו חומר מוצק בעל תכונות מוליכים למחצה המורכב מאותם אלמנטים, אשר רגיש לשינויים עקב זיהומים עקבים ותנאים חיצוניים. נכון לעכשיו, רק לסיליקון ולגרמניום יש ביצועים טובים והם נמצאים בשימוש נרחב, וסלניום משמש בתחום התאורה האלקטרונית והאופטו-אלקטרוניקה. סיליקון משמש בתעשיית המוליכים למחצה, המושפעת בעיקר מסיליקה, שיכולה להוות מסכה על ייצור המכשיר, שיכולה לשפר את היציבות של התקני מוליכים למחצה ותורמת לייצור תעשייתי אוטומטי. 0020-34694LINER, GDP, R2 OXIDEGECO,0020-34695LINER, CATHODE, FULL FLOW, OXIDE, 0040-09001גוף קאמרי, תקן 4-6",0040-09723-Unibody, Chamber Etch,0040-02544פלג גוף עליון, DPS מתכת,0040-04745Chamber Body Ultima Hdp-cvd, 16-033932-00WELD ראש תצוגה בגודל 6 אינץ',0010-00889 ASSY LIFTER DEGAS/ ORIENTER עם TC נמצאים כולם בשימוש באזור מוליכים למחצה אלמנטריים.

 

מוליכים למחצה סינתטיים אנאורגניים.

קומפוזיציות אנאורגניות מורכבות בעיקר מחומרים מוליכים למחצה על ידי אלמנט בודד, כמובן, ישנם גם חומרים מוליכים למחצה המורכבים ממגוון אלמנטים, מאפייני המוליכים למחצה העיקריים הם קבוצה I ו-V, VI, VII, II ו-IV, V, VI, III ו-V, VI, IV ו-IV, VI קבוצות; קבוצות V ו-VI, תרכובות קושרות קבוצות VI ו-VI, אך מושפעות ממאפייני היסוד והאופן שבו הוא עשוי, לא כל התרכובות יכולות לעמוד בדרישות של חומרים מוליכים למחצה. מוליך למחצה זה משמש בעיקר במכשירים מהירים, והטרנזיסטורים המיוצרים על ידי InP הם בעלי מהירות גבוהה יותר מחומרים אחרים, והם משמשים בעיקר במעגלים משולבים אופטואלקטרוניים והתקני קרינה אנטי-גרעינית. עבור חומרים בעלי מוליכות גבוהה, הם משמשים בעיקר ב-LED והיבטים אחרים.

 

מוליכים למחצה סינתטיים אורגניים.תרכובות אורגניות מתייחסות לתרכובות המכילות קשרי פחמן במולקולה, והתרכובות האורגניות וקשרי הפחמן מאונכים זה לזה, והסופרפוזיציה יכולה ליצור פסי הולכה, שיכולים להיכנס לרצועות האנרגיה באמצעות הוספה כימית, כך שיכולה להתרחש מוליכות, ובכך יצירת מוליכים למחצה מורכבים אורגניים. בהשוואה למוליכים למחצה רגילים, למוליך למחצה זה יש מאפיינים של עלות נמוכה, מסיסות טובה ועיבוד קל של חומרים. המוליכות ניתנת לשליטה באמצעות שליטה במולקולות, וטווח היישום רחב יחסית, משמש בעיקר בסרטים אורגניים, תאורה אורגנית וכו'.

 

 

מוליכים למחצה אמורפיים. I

t נקרא גם מוליך למחצה אמורפי או מוליך למחצה זכוכית, השייך למחלקה של חומרים מוליכים למחצה. מוליכים למחצה אמורפיים, כמו חומרים אמורפיים אחרים, הם מבנים מסודרים לטווח קצר ולטווח ארוך. הוא יוצר בעיקר סיליקון אמורפי על ידי שינוי המיקום היחסי של האטומים ושינוי הסידור המחזורי המקורי. המצב הגבישי והאמורפי נבדלים בעיקר אם לסידור האטומים יש תוכנית ארוכה או לא. קשה לשלוט בביצועים של מוליכים למחצה אמורפיים, ועם המצאת הטכנולוגיה החלו להשתמש במוליכים למחצה אמורפיים. תהליך ייצור זה הוא פשוט, משמש בעיקר בהנדסה, בעל השפעה טובה בקליטת אור, והוא משמש בעיקר בתאים סולאריים ותצוגות גביש נוזלי.

 

 

מוליכים למחצה פנימיים:מוליכים למחצה שאינם מכילים זיהומים ואין בהם פגמים בסריג נקראים מוליכים למחצה מהותיים. בטמפרטורות נמוכות מאוד, פס הערכיות של המוליך למחצה הוא פס מלא, לאחר עירור תרמית, חלק מהאלקטרונים ברצועת הערכיות יחצו את הפס האסור לתוך הפס הריק עם אנרגיה גבוהה יותר, ונוכחות אלקטרונים בפס הערכיות הופכת רצועת הולכה, והיעדר אלקטרון ברצועת הערכיות יוצר מקום פנוי טעון חיובי, הנקרא חור. הולכת חור אינה תנועה ממשית, אלא שקילות. כאשר אלקטרונים מוליכים חשמל, החורים בעלי המטען השווה נעים בכיוון ההפוך. הם מייצרים תנועה כיוונית תחת פעולת שדה חשמלי חיצוני ליצירת זרמים מאקרוסקופיים, הנקראים הולכת אלקטרונים והולכת חור, בהתאמה. הולכה היברידית זו, שנוצרת עקב יצירת זוגות אלקטרונים-חורים, נקראת מוליכות פנימית. האלקטרונים ברצועת ההולכה נופלים לתוך החורים, וזוגות האלקטרון-חור נעלמים, מה שנקרא רקומבינציה. האנרגיה המשתחררת במהלך הרקומבינציה הופכת לקרינה אלקטרומגנטית (זוהר) או אנרגיית רטט תרמית (יצירת חום) של סריג הגביש. בטמפרטורה מסוימת, היצירה והשילוב מחדש של זוגות אלקטרונים-חור מתקיימים בו-זמנית ומגיעים לשיווי משקל דינמי, בשלב זה למוליך למחצה יש צפיפות נושא מסוימת ובכך התנגדות מסוימת. ככל שהטמפרטורה עולה, יווצרו יותר זוגות אלקטרונים-חורים, צפיפות הנשא תגדל וההתנגדות תרד. מוליכים למחצה טהורים ללא פגמי סריג הם בעלי התנגדות גדולה ואינם נמצאים בשימוש נרחב בפועל.

 

 

שדות יישומיים

 

מוליכים למחצה משמשים במעגלים משולבים, מוצרי אלקטרוניקה, מערכות תקשורת, ייצור חשמל פוטו-וולטאי, יישומי תאורה, המרת הספק גבוה ותחומים אחרים.

 

יישומים פוטו-וולטאיים

 

אפקט הוולט שנוצר בצילום של חומרים מוליכים למחצה הוא העיקרון הבסיסי של פעולתם של תאים סולאריים. בשלב זה, היישום הפוטו-וולטאי של חומרים מוליכים למחצה הפך לנושא חם, והוא כיום שוק האנרגיה הנקייה הצומח והמפותח ביותר בעולם. החומר העיקרי של תאים סולאריים הוא חומרים מוליכים למחצה, והקריטריון העיקרי לשיפוט היתרונות והחסרונות של תאים סולאריים הוא קצב ההמרה הפוטואלקטרי, ככל שקצב ההמרה הפוטואלקטרי גבוה יותר, כך יעילות העבודה של התא הסולארי גבוהה יותר. בהתאם לחומר המוליך למחצה המשמש, תאים סולאריים מחולקים לתאים סולריים סיליקון גבישי, תאי סרט דק ותאים מורכבים III-V.

 

 

יישומי תאורה

 

LED היא דיודה פולטת אור מוליכים למחצה הבנויה על טרנזיסטור מוליכים למחצה, באמצעות טכנולוגיית LED מקור אור מוליכים למחצה קטן בגודלו, יכול להשיג אריזה מישורית, ערך חום נמוך בעבודה, חיסכון באנרגיה ויעילות גבוהה, חיי מוצר ארוכים, מהירות תגובה מהירה, ושמירה על סביבה ירוקה ללא זיהום, אבל גם ניתן לפתח למוצרים דקים וקצרים, ברגע שהוא יצא, הוא הפך לפופולארי במהירות, הפך לדור חדש של מקור תאורה איכותי, נעשה שימוש נרחב בחיינו. כמו רמזורים, תאורה אחורית למוצרים אלקטרוניים, מקורות אור לגינון לילה עירוני, תאורה פנימית ותחומים אחרים, ישנם יישומים.