Elektromos ellenállás vezetékek

Az elektromos ellenállást annak a ténynek köszönhető, hogy a szabad elektronok sodródás alatt működnek együtt pozitív ionok egy fém rács. Amikor a hőmérséklet emelkedik gyakoribb ütközések elektronok ionokkal, így az ellenállást a vezetékek a hőmérséklettől függ. Ellenállás vezetékek függ a vezető anyag, azaz a kristályos rácsszerkezet. Egy egységes hengeres vezeték l hosszúságú, és a keresztmetszeti területe S határozza meg az ellenállást a általános képletű

ahol # 961; = RS / l - a fajlagos ellenállása a vezető (ellenállása egységes hengeres vezeték, melynek egységnyi hosszúságú, és egy egység keresztmetszeti területe).

Semiconductors olyan anyagok, vezetőképesség amelynek közbenső érték közötti vezetőképesség a fémet és dielektromos. Félvezetők is rosszul vezető és dielektrikumokra rossz. A határ közötti félvezetők és dielektrikumok szokásos módon az szigetelők magas hőmérsékleten képes viselkedni félvezetők és félvezető tiszta alacsony hőmérsékleten viselkednek, mint szigetelők. A fémek, az elektronsűrűség gyakorlatilag független a hőmérséklet, és a töltéshordozók félvezetők fordul elő csak akkor, ha a hőmérséklet emelkedik vagy alatt az energia elnyelését más forrásból.

Tipikus félvezetők a szén (C), germánium (Ge) és szilícium (Si). Németország - kényes szürkésfehér elem felfedezett 1886. A forrás a germánium-dioxid por, amelyből a szilárd anyagot kapunk tiszta germánium bizonyos minőségű szén hamu.

Silicon ben fedezték fel 1823. Ez a széles körben elterjedt a földkéreg formájában szilikagél (szilícium-dioxid), szilikátok és alumínium-szilikátok. Szilícium-dioxidban gazdag homok, kvarc, kvarc, és achát. készített vegytiszta szilícium szilícium-dioxid. Silicon a leggyakrabban használt félvezető anyag.

Ahogy a hőmérséklet növekszik a kristályrácsban termikus rezgések vezethet törés néhány vegyértékkötéseket. Ennek eredményeként, hogy az elektronok a korábban részt vett a kialakulását a vegyértékkötéseket hasítjuk, és válik a vezetési elektronok. Jelenlétében az elektromos tér úgy nekinyomódik a területen, és alkot egy elektromos áram.

Azonban, ha egy elektron szabadul a kristályrácsban van kialakítva töltetlen interatomi kötés. Ezek az „üres” tér hiánya elektronikus kommunikáció „lyukak”. Előfordulása lyukak a félvezető chip teremtenek lehetőséget díj átadása. Valóban, a lyuk lehet tölteni az elektronok által átvitt hatására termikus oszcillációk a szomszédos atom. Ennek eredményeként, ez a hely lesz visszaállítva egy normális kapcsolat, de egy másik helyen lesz egy lyuk. Ebben az új lyuk, viszont átadhatók bármely más, az elektronok, stb Szekvenciális töltési szabad elektronok egyenértékű összekötő furat mozgás ellentétes irányban a mozgását elektronok. Így, ha a jelenléte az elektromos mező, az elektronok ellen a területen, a lyukak fog mozogni a villamos tér irányában, azaz a oly módon, hogy mozog a pozitív töltés. Ezért, egy félvezető, kétféle töltéshordozó - elektronok és lyukak, és a teljes összege a vezetőképessége félvezető elektronikus vezetőképesség (n-típusú negatív szó), és p-vezetési típusú (p-típusú, a szó pozitív).

Eltekintve elektron átmenetek a csatlakoztatott állapotban, hogy a szabad léteznek fordított átmenetek, amelynél a vezetési elektron csapdába egyik üres helyek elektron kötések. Ezt a folyamatot nevezik rekombinációs elektronok és lyukak. Az egyensúlyi állapot létesül, így elektronsűrűség (és az azzal egyenértékű lyuk koncentráció), amelynél a több direkt és fordított irányú átmenetek egységnyi idő ugyanaz.

Értékelése folyamatban tiszta félvezetők nevezzük belső vezetőképesség. En vezetőképesség gyorsan növekszik a hőmérséklet emelkedésével, és hogy jelentős különbség félvezetők, hogy fémek, amelyben a hőmérséklet növeli a vezetőképesség csökken. Minden félvezető anyagok negatív hőmérsékleti együtthatója ellenállás.

Pure félvezetők védi elsősorban elméleti érdeklődés. Alapkutatás félvezetők vannak kötve a hozzáadásának hatását szennyeződések a tiszta anyagok. Anélkül, hogy ezeket a szennyezéseket nem lenne a legtöbb félvezető eszközök.

Nettó félvezető anyagok, mint például germánium és szilícium, tartalmaznak szobahőmérsékleten kis mennyiségű elektron-lyuk párok, és így el tudja látni egy nagyon kis áram. Ahhoz, hogy növelje a vezetőképessége tiszta ötvözés felhasznált anyagok.

Dopping - a mellett lévő szennyeződések félvezető anyagok. Kétféle szennyeződéseket. Szennyeződések az első típusú - öt vegyértékű - áll atomok öt vegyérték elektronok, mint az arzén és az antimon. A szennyeződések a második típusú - trivalens - áll három atomok vegyérték elektronok, mint például az indium és a gallium.

Amikor tiszta félvezető anyagot adalékolt öt vegyértékű anyaggal, mint például arzén (As), majd néhány a félvezető atom helyettesítve arzén atomok (ábra. 2.2). arzén atom bemutatja a négy vegyérték elektronok kovalens kötést szomszédos atomokban. Az ötödik elektron gyengén kötődik a sejtmagba, és könnyen válhat ingyen. arzén atom az úgynevezett donor, mert ez ad az extra elektron. Az adalékolt félvezető anyag elegendő számú donor atomok és szabad elektronok, és így, hogy fenntartsák a jelenlegi.

Szobahőmérsékleten, a számos kiegészítő szabad elektronok meghaladja a száma elektron-lyuk párok. Ez azt jelenti, hogy az anyag több elektront mint lyukak. Ezért, az elektronok nevezzük többségi töltéshordozók. A lyukak nevezzük kisebbségi töltéshordozók. Mivel a többségi töltéshordozók negatív töltésű, az ilyen anyag az úgynevezett n-típusú félvezető.

Amikor a félvezető anyagot adalékolva háromértékű atomok, mint atomok indium (In), ezek az atomok fogja állítani a három vegyérték elektronok közül három szomszédos atomot (ábra. 2.3). Ez létrehoz egy kovalens kötés a lyukba.

A jelen lévő további lyukak lehetővé teszi az elektronok sodródni könnyen egyszeres kovalens kötés egy másik. Mivel lyukak könnyen felvesznek elektronokat, atomok, amelyek be a félvezető további lyukakat nevezzük akceptorok.

Normális körülmények között, a lyukak száma egy ilyen anyag messze meghaladja az elektronok száma. Következésképpen, lyukak a többségi töltéshordozók, míg az elektronok - kisebbségi. Mivel a fő töltéshordozók pozitív, az anyagot az említett p-típusú félvezető.

n- és p-típusú félvezető anyagok lényegesen nagyobb vezetőképessége, mint a tiszta félvezetők. Ez a vezetőképesség lehet növelni vagy csökkenteni változtatásával a szennyezések mennyiségét. A erősebben adalékolt félvezető anyagok, az alsó, hogy elektromos ellenállását.

Kapcsolat két különböző félvezetők vezetési típusú p nevezett nem kormányzati szervezetek és van egy nagyon fontos jellemzője - az ellenállás független áram iránya. Megjegyezzük, hogy az ilyen kapcsolat nem szerezhető megnyomásával együtt két félvezető. p-n átmenet jön létre a félvezető lapka képezve abban régiók különböző vezetési típusú. Előállítására szolgáló eljárások p-n átmenetek az alábbiakban ismertetjük.