సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి

విద్యుత్ కండక్టర్లతో పాటు, మెటల్ కండక్టర్ల కంటే గణనీయంగా తక్కువ విద్యుత్ వాహకత కలిగిన అనేక పదార్థాలు ప్రకృతిలో ఉన్నాయి. ఈ రకమైన పదార్ధాలను సెమీకండక్టర్స్ అంటారు.

సెమీకండక్టర్లలో ఇవి ఉన్నాయి: సెలీనియం, సిలికాన్ మరియు జెర్మేనియం వంటి కొన్ని రసాయన మూలకాలు, థాలియం సల్ఫైడ్, కాడ్మియం సల్ఫైడ్, సిల్వర్ సల్ఫైడ్ వంటి సల్ఫర్ సమ్మేళనాలు, కార్బోరండమ్, కార్బన్ (డైమండ్), బోరాన్, టిన్, ఫాస్పరస్, యాంటీమోనీ, ఆర్సెనిక్, టెల్లూరియం, , మరియు మెండలీవ్ వ్యవస్థ యొక్క 4 - 7 సమూహంలోని మూలకాలలో కనీసం ఒకదానిని కలిగి ఉండే అనేక సమ్మేళనాలు. సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్లు కూడా ఉన్నాయి.

సెమీకండక్టర్ యొక్క విద్యుత్ వాహకత యొక్క స్వభావం సెమీకండక్టర్ యొక్క మూల పదార్థంలో ఉన్న మలినాలను మరియు దాని భాగాల తయారీ సాంకేతికతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్ - పదార్థంతో విద్యుత్ వాహకత 10-10 — 104 (ఓం x cm)-1 కండక్టర్ మరియు ఇన్సులేటర్ మధ్య ఈ లక్షణాల ద్వారా ఉంది.బ్యాండ్ సిద్ధాంతం ప్రకారం కండక్టర్లు, సెమీకండక్టర్లు మరియు ఇన్సులేటర్ల మధ్య వ్యత్యాసం క్రింది విధంగా ఉంటుంది: స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్స్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ఇన్సులేటర్లలో నింపిన (వాలెన్స్) బ్యాండ్ మరియు కండక్షన్ బ్యాండ్ మధ్య నిషేధించబడిన శక్తి బ్యాండ్ ఉంది.

సెమీకండక్టర్లు ఎందుకు కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తాయి

ఒక సెమీకండక్టర్ దాని అశుద్ధ పరమాణువులలోని బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు ఆ పరమాణువుల కేంద్రకాలతో సాపేక్షంగా బలహీనంగా బంధించబడి ఉంటే అది ఎలక్ట్రానిక్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. ఈ రకమైన సెమీకండక్టర్‌లో విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడితే, ఈ ఫీల్డ్ యొక్క శక్తుల ప్రభావంతో, సెమీకండక్టర్ యొక్క అశుద్ధ అణువుల బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు వాటి అణువుల సరిహద్దులను విడిచిపెట్టి, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్‌లుగా మారతాయి.

ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తుల ప్రభావంతో సెమీకండక్టర్‌లో విద్యుత్ ప్రసరణ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి. కాబట్టి, ఎలక్ట్రిక్ వాహక సెమీకండక్టర్లలో ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ యొక్క స్వభావం లోహ కండక్టర్ల మాదిరిగానే ఉంటుంది. కానీ ఒక లోహ వాహకం యొక్క యూనిట్ వాల్యూమ్ కంటే సెమీకండక్టర్ యొక్క యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు అనేక రెట్లు తక్కువ ఉచిత ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్నందున, అన్ని ఇతర పరిస్థితులు ఒకే విధంగా ఉండటం సహజం, సెమీకండక్టర్‌లోని కరెంట్ మెటాలిక్ కంటే చాలా రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది. కండక్టర్.

సెమీకండక్టర్ దాని అశుద్ధత యొక్క పరమాణువులు వాటి బయటి ఎలక్ట్రాన్‌లను వదులుకోకపోవడమే కాకుండా, సెమీకండక్టర్ యొక్క ప్రధాన పదార్ధంలోని పరమాణువుల ఎలక్ట్రాన్‌లను సంగ్రహించడానికి మొగ్గుచూపితే "రంధ్రం" వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. ఒక అశుద్ధ అణువు ప్రధాన పదార్ధం యొక్క అణువు నుండి ఎలక్ట్రాన్‌ను తీసివేసినట్లయితే, తరువాతి కాలంలో ఎలక్ట్రాన్ కోసం ఒక రకమైన ఖాళీ స్థలం ఏర్పడుతుంది - ఒక "రంధ్రం".

ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయిన సెమీకండక్టర్ అణువును "ఎలక్ట్రాన్ హోల్" లేదా కేవలం "రంధ్రం" అంటారు."రంధ్రం" పొరుగు అణువు నుండి బదిలీ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్‌తో నిండి ఉంటే, అది తొలగించబడుతుంది మరియు అణువు విద్యుత్ తటస్థంగా మారుతుంది మరియు "రంధ్రం" ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయిన పొరుగు అణువుకు కదులుతుంది. అందువల్ల, ఒక సెమీకండక్టర్‌కు “రంధ్రం” ప్రసరణతో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేస్తే, “ఎలక్ట్రాన్ రంధ్రాలు” ఈ ఫీల్డ్ దిశలో కదులుతాయి.

ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ యొక్క చర్య దిశలో "ఎలక్ట్రాన్ హోల్స్" యొక్క పక్షపాతం ఒక ఫీల్డ్‌లో సానుకూల విద్యుత్ ఛార్జీల కదలికను పోలి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల సెమీకండక్టర్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క దృగ్విషయం.

సెమీకండక్టర్లను వాటి విద్యుత్ వాహకత యొక్క మెకానిజం ప్రకారం ఖచ్చితంగా వేరు చేయలేము, ఎందుకంటే "హోల్" వాహకతతో పాటు, ఈ సెమీకండక్టర్ ఒక డిగ్రీ లేదా మరొకదానికి ఎలక్ట్రానిక్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది.

సెమీకండక్టర్స్ దీని ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి:

• వాహకత రకం (ఎలక్ట్రానిక్ - n-రకం, రంధ్రం -p -రకం);

• ప్రతిఘటన;

• ఛార్జ్ క్యారియర్ జీవితకాలం (మైనారిటీ) లేదా వ్యాప్తి పొడవు, ఉపరితల పునఃసంయోగ రేటు;

• తొలగుట సాంద్రత.

ఇది కూడ చూడు: సెమీకండక్టర్ల ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణాలు సిలికాన్ అత్యంత సాధారణ సెమీకండక్టర్ పదార్థం

ఉష్ణోగ్రత సెమీకండక్టర్ల లక్షణాలను ప్రభావితం చేసే జీవులను కలిగి ఉంటుంది. దీని పెరుగుదల ప్రధానంగా ప్రతిఘటనలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, అనగా. సెమీకండక్టర్స్ ప్రతికూల ఉనికిని కలిగి ఉంటాయి నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం… సంపూర్ణ సున్నాకి సమీపంలో, సెమీకండక్టర్ ఒక అవాహకం అవుతుంది.

చాలా పరికరాలు సెమీకండక్టర్లపై ఆధారపడి ఉంటాయి. చాలా సందర్భాలలో, అవి ఒకే స్ఫటికాల రూపంలో పొందాలి.కావలసిన లక్షణాలను ఇవ్వడానికి, సెమీకండక్టర్లు వివిధ మలినాలతో డోప్ చేయబడతాయి. ప్రారంభ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల స్వచ్ఛతపై పెరిగిన అవసరాలు విధించబడతాయి.

సెమీకండక్టర్ పరికరాలు

సెమీకండక్టర్ హీట్ ట్రీట్మెంట్

సెమీకండక్టర్ యొక్క వేడి చికిత్స - దాని ఎలెక్ట్రోఫిజికల్ లక్షణాలను మార్చడానికి ఇచ్చిన ప్రోగ్రామ్ ప్రకారం సెమీకండక్టర్ యొక్క వేడి మరియు శీతలీకరణ.

మార్పులు: క్రిస్టల్ సవరణ, తొలగుట సాంద్రత, ఖాళీల ఏకాగ్రత లేదా నిర్మాణ లోపాలు, వాహకత రకం, ఏకాగ్రత, చలనశీలత మరియు ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల జీవితకాలం. చివరి నాలుగు, అదనంగా, మలినాలు మరియు నిర్మాణ లోపాల పరస్పర చర్యకు లేదా స్ఫటికాలలో ఎక్కువ భాగం మలినాలను వ్యాప్తి చేయడానికి సంబంధించినవి కావచ్చు.

జెర్మేనియం నమూనాలను ఉష్ణోగ్రత > 550 °Cకి వేడి చేయడం వలన వేగవంతమైన శీతలీకరణ ఫలితంగా అధిక ఉష్ణోగ్రత సాంద్రతలలో థర్మల్ అంగీకారాలు కనిపిస్తాయి. అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద తదుపరి ఎనియలింగ్ ప్రారంభ నిరోధకతను పునరుద్ధరిస్తుంది.

ఈ దృగ్విషయం యొక్క సంభావ్య మెకానిజం అనేది జెర్మేనియం లాటిస్‌లో రాగిని కరిగించడం, ఇది ఉపరితలం నుండి వ్యాపిస్తుంది లేదా గతంలో డిస్‌లోకేషన్‌లపై నిక్షిప్తం చేయబడింది. నెమ్మదిగా ఎనియలింగ్ చేయడం వల్ల రాగి నిర్మాణ లోపాలపై నిక్షిప్తమై లాటిస్ నుండి నిష్క్రమిస్తుంది. వేగవంతమైన శీతలీకరణ సమయంలో కొత్త నిర్మాణ లోపాలు కనిపించడం కూడా సాధ్యమే. రెండు యంత్రాంగాలు జీవితకాలాన్ని తగ్గించగలవు, ఇది ప్రయోగాత్మకంగా స్థాపించబడింది.

350 - 500 ° ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సిలికాన్‌లో, థర్మల్ డోనర్స్ ఏర్పడటం ఎక్కువ సాంద్రతలలో సంభవిస్తుంది, క్రిస్టల్ పెరుగుదల సమయంలో సిలికాన్‌లో ఎక్కువ ఆక్సిజన్ కరిగిపోతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, వేడి దాతలు నాశనమవుతాయి.

700 - 1300 ° పరిధిలో ఉష్ణోగ్రతలకు వేడి చేయడం మైనారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల జీవితకాలాన్ని బాగా తగ్గిస్తుంది (> 1000 ° వద్ద ఉపరితలం నుండి మలినాలను వ్యాప్తి చేయడం ద్వారా నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తుంది). 1000-1300 ° వద్ద వేడి సిలికాన్ కాంతి యొక్క ఆప్టికల్ శోషణ మరియు వికీర్ణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

సెమీకండక్టర్ల అప్లికేషన్

ఆధునిక సాంకేతికతలలో, సెమీకండక్టర్లు విశాలమైన అనువర్తనాన్ని కనుగొన్నాయి; అవి సాంకేతిక పురోగతిపై చాలా బలమైన ప్రభావాన్ని చూపాయి. వారికి ధన్యవాదాలు, ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల బరువు మరియు కొలతలు గణనీయంగా తగ్గించడం సాధ్యమవుతుంది. ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క అన్ని రంగాల అభివృద్ధి సెమీకండక్టర్ పరికరాల ఆధారంగా పెద్ద సంఖ్యలో విభిన్న పరికరాల సృష్టి మరియు మెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. సెమీకండక్టర్ పరికరాలు మైక్రోసెల్‌లు, మైక్రోమాడ్యూల్స్, హార్డ్ సర్క్యూట్‌లు మొదలైన వాటికి ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.

సెమీకండక్టర్ పరికరాలపై ఆధారపడిన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు ఆచరణాత్మకంగా జడత్వం లేనివి. జాగ్రత్తగా నిర్మించబడిన మరియు బాగా మూసివేసిన సెమీకండక్టర్ పరికరం పదివేల గంటలపాటు ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, కొన్ని సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పరిమితిని కలిగి ఉంటాయి (ఉదాహరణకు, జెర్మేనియం), కానీ చాలా కష్టం కాదు ఉష్ణోగ్రత పరిహారం లేదా పరికరం యొక్క మూల పదార్థాన్ని మరొకదానితో భర్తీ చేయడం (ఉదాహరణకు, సిలికాన్, సిలికాన్ కార్బైడ్) ఈ లోపాన్ని చాలావరకు తొలగిస్తుంది. సెమీకండక్టర్ పరికర తయారీ సాంకేతికత ఫలితంగా ఇప్పటికీ ఉన్న పరామితి వ్యాప్తి మరియు అస్థిరత తగ్గుతుంది.

ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సెమీకండక్టర్లు

సెమీకండక్టర్లలో సృష్టించబడిన సెమీకండక్టర్-మెటల్ కాంటాక్ట్ మరియు ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జంక్షన్ (n-p జంక్షన్) సెమీకండక్టర్ డయోడ్ల తయారీలో ఉపయోగించబడతాయి.డబుల్ జంక్షన్లు (p-n-p లేదా n-R-n) - ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు థైరిస్టర్లు. ఈ పరికరాలు ప్రధానంగా విద్యుత్ సంకేతాలను సరిచేయడానికి, ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు విస్తరించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

సెమీకండక్టర్స్ యొక్క ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు ఫోటోరెసిస్టర్లు, ఫోటోడియోడ్లు మరియు ఫోటోట్రాన్సిస్టర్లను సృష్టించడానికి ఉపయోగించబడతాయి. సెమీకండక్టర్ డోలనాల ఓసిలేటర్ల (యాంప్లిఫయర్లు) క్రియాశీల భాగంగా పనిచేస్తుంది సెమీకండక్టర్ లేజర్స్… ముందుకు దిశలో pn జంక్షన్ గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం వెళుతున్నప్పుడు, ఛార్జ్ క్యారియర్లు-ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు- LED లను రూపొందించడానికి ఉపయోగించే ఫోటాన్‌ల ఉద్గారాలతో మళ్లీ కలిసిపోతాయి.

LED లు

సెమీకండక్టర్ల యొక్క థర్మోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు సెమీకండక్టర్ థర్మోఎలెక్ట్రిక్ రెసిస్టెన్స్, సెమీకండక్టర్ థర్మోకపుల్స్, థర్మోకపుల్స్ మరియు థర్మోఎలెక్ట్రిక్ జనరేటర్లు మరియు పెల్టియర్ ప్రభావం ఆధారంగా సెమీకండక్టర్ల థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ, — థర్మోఎలెక్ట్రిక్ రిఫ్రిజిరేటర్లు మరియు థర్మోస్టాబిలైజర్లను సృష్టించడం సాధ్యం చేసింది.

సెమీకండక్టర్లను మెకానికల్ హీట్‌లో మరియు సౌర శక్తి కన్వర్టర్లలో విద్యుత్ — థర్మోఎలెక్ట్రిక్ జనరేటర్లు మరియు ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ కన్వర్టర్లు (సౌర ఘటాలు) ఉపయోగిస్తారు.

సెమీకండక్టర్‌కు వర్తించే యాంత్రిక ఒత్తిడి దాని విద్యుత్ నిరోధకతను మారుస్తుంది (ప్రభావం లోహాల కంటే బలంగా ఉంటుంది), ఇది సెమీకండక్టర్ స్ట్రెయిన్ గేజ్‌కు ఆధారం.

సెమీకండక్టర్ పరికరాలు ప్రపంచ ఆచరణలో విస్తృతంగా మారాయి, ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో విప్లవాత్మక మార్పులు, అభివృద్ధి మరియు ఉత్పత్తికి ఆధారం:

• కొలిచే పరికరాలు, కంప్యూటర్లు,

• అన్ని రకాల కమ్యూనికేషన్లు మరియు రవాణా కోసం పరికరాలు,

• పారిశ్రామిక ప్రక్రియ ఆటోమేషన్ కోసం,

• పరిశోధన పరికరాలు,

• రాకెట్,

• వైద్య పరికరములు

• ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు పరికరాలు.

సెమీకండక్టర్ పరికరాల ఉపయోగం కొత్త పరికరాలను సృష్టించడానికి మరియు పాతదాన్ని మెరుగుపరచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, అంటే ఇది దాని పరిమాణం, బరువు, విద్యుత్ వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు అందువల్ల, సర్క్యూట్లో వేడి ఉత్పత్తిని తగ్గిస్తుంది, బలాన్ని పెంచుతుంది, చర్య కోసం తక్షణ సంసిద్ధతను ఇస్తుంది. మీరు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల సేవా జీవితాన్ని మరియు విశ్వసనీయతను పెంచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.