Signallarni diskret qiymatlari orqali tavsiflash

Yarimo‘tkazgichlarning xalq xo‘jaligida qo‘llanishi.



Muvozanat holatida har xil turdagi materiallarga elektron holatlarni to'ldirish . Bu erda balandlik energiya, kenglik esa ro'yxatdagi materialda ma'lum bir energiya uchun mavjud bo'lgan holatlarning zichligi . Soya Fermi-Dirak taqsimotiga amal qiladi ( qora : barcha holatlar to'ldirilgan, oq : holatlar to'ldirilmagan). In metallar va semimetals Fermi darajasi E _F kamida bir guruhi ichida yotadi.
In izolyatorlar va yarimo'tkazgichlar Fermi darajasi ichida tarmoqli buzilishi ; ammo yarim o'tkazgichlarda lentalar Fermi darajasiga etarlicha yaqin bo'lib, ular elektronlar yoki teshiklar bilan termal ravishda to'ldiriladi .
tahrirlash
Yarimo'tkazgichlar o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi bilan aniqlanadi, bu erda biron bir o'tkazgich va izolyator o'rtasida bo'ladi. ^[9] Ushbu materiallar orasidagi farqlarni elektronlarning kvant holatlari nuqtai nazaridan tushunish mumkin , ularning har biri nol yoki bitta elektronni o'z ichiga olishi mumkin ( Pauli chiqarib tashlash printsipi bo'yicha ). Ushbu holatlar materialning elektron tarmoqli tuzilishi bilan bog'liq . Elektr o'tkazuvchanligi delokalizatsiya qilingan (material bo'ylab cho'zilgan) holatlarda elektronlar mavjudligi sababli paydo bo'ladi , ammo elektronlarni tashish uchun holat qisman to'ldirilishi kerak , faqat vaqtning elektronini o'z ichiga oladi. ^[10]Agar holat doimo elektron bilan band bo'lsa, demak u boshqa elektronlarning shu holat orqali o'tishiga to'sqinlik qilib, inert bo'ladi. Ushbu kvant holatlarining energiyalari juda muhim, chunki agar ular uning energiyasi Fermi darajasiga yaqin bo'lsa, holat qisman to'ldiriladi (qarang Fermi-Dirak statistikasi ).
Materialda yuqori o'tkazuvchanlik, undan qisman to'ldirilgan holatlarga va juda ko'p holatlarni delokalizatsiya qilishga ega. Metalllar yaxshi elektr o'tkazgichlari va ularning Fermi darajasiga yaqin energiya bilan qisman to'ldirilgan holatlari mavjud. Yalıtkanlarda , aksincha, qisman to'ldirilgan holatlar kam, ularning Fermi darajasi kam energiya darajasiga ega bo'lgan bo'shliqlar ichida joylashgan . Muhimi, izolyatorni uning haroratini ko'tarish orqali bajarish mumkin: isitish tarmoqli oralig'i ( valentlik zonasi ) va holatlar zonasi ostidagi holatlar zonasida qisman to'ldirilgan holatlarni keltirib chiqaradigan ba'zi elektronlarni o'tkazuvchanlik bo'ylab ko'tarish uchun energiya beradi . bandgap ( o'tkazuvchanlik bandi). (Ichki) yarimo'tkazgich izolyatornikidan kichikroq va xona haroratida tarmoqli oralig'ini kesib o'tish uchun juda ko'p sonli elektronlarni hayajonlantirishi mumkin.
Biroq sof yarimo'tkazgich juda foydali emas, chunki u juda yaxshi izolyator ham, juda yaxshi o'tkazgich ham emas. Biroq, yarimo'tkazgichlar (va ba'zi izolyatorlar, deb nomlanuvchi bir muhim xususiyati yarim izolyatorlar ) ularning o'tkazuvchanlik oshdi va ular tomonidan nazorat qilinishi mumkin, deb hisoblanadi doping aralashmalarning va Katta elektr sohalarda bilan. Doping va eshiklar o'tkazuvchanlik yoki valentlik diapazonini Fermi darajasiga ancha yaqinlashtiradi va qisman to'ldirilgan holatlar sonini ko'paytiradi.
Ba'zi keng polosali yarimo'tkazgich materiallari ba'zan yarim izolyator deb ataladi . Yopilmagan holda, ular elektr izolyatorlariga yaqinroq elektr o'tkazuvchanligiga ega, ammo ularni aralashtirish mumkin (ularni yarimo'tkazgichlar kabi foydali qiladi). Yarim izolyatorlar HEMT uchun substratlar kabi mikroelektronikada o'ziga xos dasturlarni topadilar . Umumiy yarim izolyatorga galliy arsenidi misol bo'la oladi . Ba'zi materiallar, masalan, titaniumdioksit , ba'zi ilovalar uchun izolyatsiya materiallari sifatida ishlatilishi mumkin, shu bilan birga boshqa dasturlar uchun keng o'tkazgichli yarimo'tkazgich sifatida qaraladi.