Félvezető

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A félvezetők olyan anyagok, amelyek ellenállásuk alapján nem sorolhatók sem a szigetelők, sem a vezetők közé. Nagyon alacsony hőmérsékleten a félvezető szigetelőként viselkedik, de szobahőmérsékleten is nagyobb ellenállása van, mint a vezetőknek. Mivel a félvezetők ellenállása sok tényezőtől függ, ezért inkább egy másik tulajdonság alapján állapítják meg egy anyagról, hogy félvezető. Ez a tulajdonság az, hogy az ellenállása a hőmérséklettel exponenciálisan csökken. A legismertebb félvezető anyagok a szilícium, a germánium és a gallium-arzenid. Ma már ismertek amorf félvezetők is.

A félvezetőknél a vegyértéksáv és a vezetési sáv közötti tiltott sáv mindössze pár elektronvolt (a germánium esetében 0.7 eV, a szilícium esetében 1.1 eV). Már szobahőmérsékleten is sok elektron rendelkezik akkora termikus energiával, hogy átugorjon a vezetési sávba, pozitív töltésű mozgékony lyukat hagyva maga után. Így a vezetési sávban az elektronok, a vegyértéksávban pedig a lyukak vezetik az áramot.

A félvezető ellenállásának csökkentése érdekében a félvezetőt szennyezik. Az alkalmazott szennyezőatomnak eggyel több vagy kevesebb elektronja van, mint a félvezetőnek. Ha egyel több, akkor N típusú félvezetőről beszélünk (a szennyezőatomokat pedig donornak nevezik), ellenkező esetben P típusúról (a szennyezőatomokat pedig akceptoroknak nevezik). Az N típusú félvezetőben már alacsony hőmérsékleten is az összes donor elveszít egy elektront, és ezek a vezetési sávba kerülnek, így növelve a vezetőképességet. P típusú félvezető esetében az akceptorok a vegyértéksávból megkötnek egy-egy elektront, így növelve a lyukak koncentrációját és ezáltal növelve a vezetőképességet.

A félvezetőket az elektronikában már több, mint 50 éve használják. Belőlük épül fel az egyenirányító dióda, a tranzisztor, és még sok más elem (tirisztor, LED, fotodióda).