Почему полупроводниковые свойства кремния обусловлены при изготовлении транзисторов и диодов из кремниевых пластин?

Полупроводниковые свойства кремния являются одной из ключевых причин его широкого использования при создании транзисторов и диодов. Полупроводники, в отличие от проводников (например, металлов) и диэлектриков (например, изоляторов), обладают особой способностью изменять свою проводимость в зависимости от различных факторов, таких как приложенное напряжение или температура.

Кремний - один из самых распространенных полупроводников в электронной индустрии. Он обладает четырьмя внешними электронами в своей валентной оболочке, что делает его идеальным материалом для создания полупроводниковых приборов. Между атомами кремния образуется ковалентная связь, в результате которой электроны из валентной оболочки могут перемещаться между атомами.

Когда кристаллы кремния очищаются и проходят специальную обработку, все лишние примеси удаляются, что повышает чистоту материала. Под действием определенных процессов, включая диффузию или введение примесей (легирование), можно изменять электрические свойства кремниевой пластины.

Диффузия - это процесс введения атомов других веществ в кристаллическую решетку кремния, позволяющий управлять количеством и типом свободных носителей заряда в полупроводнике. Путем введения примесей, таких как бор или фосфор, можно создать типы полупроводников с избытком электронов (N-тип) или дырок (P-тип) в решетке кремния.

Когда разные слои N-типа и P-типа соединены, образуется p-n-переход. При подаче напряжения на p-n-переход, возникает явление, называемое «p-n-переходная среда», которая позволяет контролировать ток и различные электрические сигналы. Транзисторы и диоды, в свою очередь, могут выполнять самые разные функции в электронных устройствах, в зависимости от того, как они соединены и какие типы полупроводников использованы.

Таким образом, полупроводниковые свойства кремния дают возможность создавать транзисторы и диоды, которые являются ключевыми элементами в электронных устройствах. Благодаря возможности изменения проводимости кремниевой пластины, эти полупроводниковые приборы обеспечивают управление электрическими сигналами и позволяют создавать сложные электронные системы, такие как компьютеры, телефоны, телевизоры и другие современные устройства.