Puolijohde
Wikipedia
Puolijohde on aine, jossa ns. kielletty energiavyö on luokkaa 1 eV ja valenssivyö olennaisesti täynnä ja johtavuusvyö olennaisesti tyhjä. Kiinteässä aineessa elektronit voivat olla joko valenssivyössä tai johtavuusvyössä. Näiden välissä on ns. kielletty energiavyö, jossa elektronit eivät voi olla. Sähkövirran kuljetukseen osallistuvat vain elektronit, jotka ovat vajaasti täytetyllä vyöllä. Jos valenssivyö on täynnä, virtaa kuljettavat vain johtavuusvyöllä olevat elektronit. Puolijohteesssa johtavuusvyö kylmässä on tyhjä, joten matalissa lämpötiloissa puolijohde toimii eristeenä, mutta huoneenlämmössä lämpövärähtelyt nostavat elektroneja valenssivyöstä johtavuusvyöhön ja puolijohde toimii johteena. Myös lisäämällä puolijohteeseen epäpuhtauksia voidaan sähkönjohtavuutta nostaa. Puolijohteen ja eristeen välinen ero ei ole siis selvä. Teknisesti tärkeimmät puolijohteet ovat pii, germanium sekä III-V -puolijohteet, kuten galliumarsenidi.
Puolijohteet ovat erittäin hyödyllisiä elektroniikassa, koska niiden ominaisuuksia voidaan muuttaa helposti lisäämällä aineeseen epäpuhtauksia pieninä määrinä. Nämä epäpuhtaudet lisäävät joko elektronien tai aukkojen määrää.
n-tyyppisiä puolijohteita saadaan lisäämällä rakenteeseen atomeja (esim. As), joilla on enemmän valenssielektroneja kuin isäntäatomeilla (tässä Si). Tällöin ylimääräiset elektronit voivat johtaa sähköä.
p-tyyppinen puolijohde saadaan lisäämällä rakenteeseen atomeja (esim. B), jolla on vähemmän valenssielektroneja kuin isäntäatomeilla (tässä Si). Tällöin muodostuvat positiiviset aukot toimivat varauksen siirtäjinä. Aukot ovat varauksensiirtäjinä hitaampia kuin elektronit.
Yhdistepuolijohteet ovat kahden tai useamman alkuaineen yhdisteitä, jotka yhdessä toimivat puolijohteena. Niitä käytetään usein LEDeissä, koska niillä on mahdollista tuottaa ihmissilmälle näkyvän valon aallonpituuksia. Joistakin yhdistelmäpuolijohteista pystyy valmistamaan pii- ja germaniumpuolijohteita nopeampia transistoreita. Esimerkiksi galliumarsenidi, galliumarsenidifosfidi, galliumfosfidi, galliumantimonidi, indiumarsenidi, indiumfosfidi ja indiumantimonidi ovat yhdistepuolijohteita.
Puolijohdekomponentteja: diodi, LED, transistori, tyristori, mikropiiri, diac, triac
