Halvleder

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Halvledere er stoffer som ikke er gode elektriske ledere i ren form, men som under visse omstendigheter vil kunne lede strøm.

Atomene i en halvleder låner bort elektronene i sine ytterste elektronskall til nabo-atomene, slik at atomene fyller opp hverandres ledige elektronplasser i de ytterste skallene. Dermed er alle ytterskallelektronene involvert i bindingene mellom atomene, og det er ingen igjen som kan bevege seg fritt. Når stoffet ikke leder elektroner, sier vi at det ikke leder strøm.

Halvledere vil lede strøm hvis de varmes opp, det settes på en tilstrekkelig ytre spenning, eller de dopes med selv små mengder av et annet grunnstoff som fører med seg enten overskudd eller underskudd av elektroner. Underskudd av elektroner kalles også for hull, som er positive ladningsbærere.

Det mest vanlige halvledermaterialet er silisium (Si), som er utgangspunktet for mange moderne elektronikkomponenter. Tidligere ble også Germanium mye brukt.

Karbon (C) i diamantform er også en halvleder (med meget stort båndgap). Diskrete motstander er ofte laget av karbon. De nevnte halvlederne står under hverandre i Periodesystemet, og har 4 elektoner hver i sine ytterste skall. Andre typer halvldere er satt sammen av flere grunnstoffer, f. eks. GaAs.

En halvleder kalles P-dopet (positiv) hvis den har overskudd av hull, og N-dopet (negativ) hvis den har overskudd av elektroner. Ved å sette sammen P og N-komponenter kan man ha områder som vekselvis har elektroner og hull som ladningsbærere. Ut fra dette kan kan elektriske egenskaper styres og dette utnyttes i stor skala i elektronikkindustrien. For eksempel vil en PN-overgang hinder elektroner å gå fra P til N men ikke fra N til P, dvs. strøm kan ledes fra P til N og ikke omvendt (husk at strømretning og eletroner går i motsatt retning). Det samme gjelder også for hullene. De kan ikke gå fra N til P og leder dermed også kun strøm fra P til N. To veldig vanlige kombinasjoner er:

• PN eller NP, kalles diode og gjør at strømmen bare kan gå i den ene retningen,
• og PNP eller NPN, kalles transistor, her er det strømmen som tilføres det midterste laget som styrer strømmen gjennom alle 3 lagene.