เหตุใดเราจึงใช้อุปกรณ์กึ่งตัวนำแทนตัวนำในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





โดยทั่วไปเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำส่วนใหญ่จะใช้ในประเภทต่างๆ ชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ . เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่คล้ายกับซิลิคอนและมีคุณสมบัติบางประการของทั้งฉนวนและตัวนำ พฤติกรรมของกระแสไฟฟ้าใน ซิลิคอน น่าสงสารมาก อย่างไรก็ตามหากเรารวมดินบางส่วนเข้ากับ Si เช่นโบรอนหรือฟอสฟอรัสมันก็จะทำหน้าที่ แต่พฤติกรรมของมันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับดินที่เพิ่มเข้ามา เมื่อเราเติมดินฟอสฟอรัสลงในซิลิกอนมันจะกลายเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ในทำนองเดียวกันเมื่อเราเติมโบรอนลงใน Si มันก็จะกลายเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด p จำนวนอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p มีน้อยกว่าเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ในขณะที่สารกึ่งตัวนำชนิด n มีอิเล็กตรอนมากกว่า

อุปกรณ์กึ่งตัวนำและตัวนำคืออะไร?

ส่วนประกอบทั้งหมดที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่คือ ออกแบบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ . คุณสมบัติพื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ คือมันดำเนินการน้อยลง สารกึ่งตัวนำจะไม่นำกระแสไฟฟ้าได้ง่ายเหมือนตัวนำทั่วไป วัสดุบางชนิดใช้สารกึ่งตัวนำภายในและคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำจะเกิดขึ้นในวัสดุเหล่านี้ แต่วัสดุส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่นั้นเป็นวัสดุภายนอก สิ่งเหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นเซมิคอนดักเตอร์ได้โดย ยาสลบ มีอะตอมที่ไม่รู้จักจำนวนเล็กน้อย แต่จำนวนอะตอมที่ต้องเติมสำหรับยาสลบนั้นน้อยมาก




อุปกรณ์กึ่งตัวนำและตัวนำ

อุปกรณ์กึ่งตัวนำและตัวนำ

ตัวนำที่ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่คือโลหะซึ่งรวมถึงเหล็กอลูมิเนียมและทองแดง วัสดุเหล่านี้เป็นไปตาม กฎของโอห์ม รวมทั้งมีความต้านทานน้อยมาก ดังนั้นพวกเขาสามารถส่ง กระแสไฟฟ้า จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยไม่ละลายกระแสน้ำมากมาย



ด้วยเหตุนี้จึงมีประโยชน์ในขณะเชื่อมต่อสายไฟเพื่อส่งกระแสจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง พวกเขาช่วยในการตรวจสอบว่ากระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่บรรลุเป้าหมายเป็นอีกทางเลือกหนึ่งของการทำให้สายไฟเชื่อมต่อระหว่างกันร้อนขึ้น! แม้ว่ามันจะส่งเสียงแปลก ๆ แต่ตัวต้านทานกระแสไฟฟ้าก็ทำด้วยวัสดุตัวนำเช่นกัน แต่พวกเขาใช้ชิ้นส่วนตัวนำเพียงเล็กน้อยซึ่งไม่ปล่อยให้กระแสไหลง่ายเกินไป

แบบจำลองวงดนตรีของอุปกรณ์กึ่งตัวนำและตัวนำ

เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่เป็นฉนวน แต่ช่องว่างของพลังงานจะน้อยลงเมื่อเทียบกับฉนวน แถบวาเลนซ์ค่อนข้างถูกครอบครองโดยความร้อนที่อุณหภูมิของห้องในขณะที่แถบการนำไฟฟ้าค่อนข้างไม่ว่าง เพราะ ระบบส่งไฟฟ้า เชื่อมโยงอย่างเปิดเผยกับจำนวนอิเล็กตรอนภายในแถบการส่งสัญญาณ (ว่างโดยประมาณ) และรูในแถบวาเลนซ์ (ถูกครอบครองอย่างสมบูรณ์) ประมาณได้ว่าการนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำภายในจะน้อยมาก

แบบจำลองวงดนตรีของอุปกรณ์กึ่งตัวนำและตัวนำ

ในแบบจำลองวงดนตรีของตัวนำวงเวเลนซ์ไม่ได้ใช้กับอิเล็กตรอนอย่างสมบูรณ์มิฉะนั้นวงเวเลนซ์เต็มจะทับซ้อนกันผ่านแถบการนำว่าง โดยทั่วไปแล้วทั้งสองสถานะจะเกิดขึ้นพร้อมกันการไหลของอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ในแถบวาเลนซ์ที่บรรจุไม่สมบูรณ์มิฉะนั้นภายในแถบที่ทับซ้อนกันทั้งสอง ในสิ่งเหล่านี้ไม่มีช่องว่างสำหรับวงดนตรีระหว่างความจุเช่นเดียวกับการนำ


ความแตกต่างระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำ

ความแตกต่างระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำส่วนใหญ่รวมถึงลักษณะของมันเช่นการนำไฟฟ้า, ความต้านทาน, ช่องว่างที่ต้องห้าม, ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ, การนำ, ค่าการนำไฟฟ้า, ค่าความต้านทาน, การไหลของกระแส, จำนวนพาหะในปัจจุบันที่อุณหภูมิปกติ, การทับซ้อนกันของวงดนตรี, พฤติกรรม 0 เคลวิน , การก่อตัว, วาเลนซ์อิเล็กตรอนและตัวอย่างของมัน

  • ความต้านทานของตัวนำต่ำในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์อยู่ในระดับปานกลาง
  • การนำไฟฟ้าของตัวนำสูงในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์อยู่ในระดับปานกลาง
  • ตัวนำมีอิเล็กตรอนจำนวนมากสำหรับการส่งในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์มีจำนวนอิเล็กตรอนน้อยมากสำหรับการส่งผ่าน
  • ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของตัวนำเป็นบวกในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์มีค่าลบ
  • ตัวนำไม่มีช่องว่างต้องห้ามในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์ได้ห้ามช่องว่าง
  • ค่าความต้านทานของตัวนำน้อยกว่า 10-5 Ω-m ดังนั้นจึงมีค่าเล็กน้อยในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์มีค่าของตัวนำและฉนวนเช่น 10-5 Ω-m-ถึง 105 Ω-m
  • ปริมาณของพาหะในปัจจุบันที่อุณหภูมิปกติในตัวนำนั้นสูงมากในขณะที่ในเซมิคอนดักเตอร์มีค่าต่ำ
  • ค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำนั้นสูงมาก 10-7mho / m ในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์มีในบรรดาฉนวนและตัวนำที่มีค่า 10-13mho / m ถึง 10-7mho / m
  • การไหลของกระแสในตัวนำเกิดจากอิเล็กตรอนอิสระในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากมีรูและอิเล็กตรอนอิสระ
  • การก่อตัวของตัวนำสามารถทำได้โดยการเชื่อมโลหะในขณะที่ในเซมิคอนดักเตอร์สามารถเกิดขึ้นได้จากพันธะโคเวเลนต์
  • พฤติกรรม 0 เคลวินของตัวนำทำหน้าที่เป็นตัวนำยิ่งยวดในขณะที่เซมิคอนดักเตอร์ทำหน้าที่เหมือนฉนวน
  • เวเลนซ์อิเล็กตรอนในตัวนำเป็นหนึ่งในเปลือกนอกสุดในขณะที่ในเซมิคอนดักเตอร์มีสี่ตัว
  • วงดนตรีที่ทับซ้อนกันในตัวนำนั้นมีทั้งความจุและแถบการนำไฟฟ้าที่ทับซ้อนกันในขณะที่ในเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองวงจะถูกแบ่งด้วยพื้นที่พลังงาน 1.1eV
  • ตัวอย่างหลักของตัวนำ ได้แก่ ทองแดงเงินปรอทและอลูมิเนียมในขณะที่ตัวอย่างเซมิคอนดักเตอร์ ได้แก่ ซิลิกอนและเจอร์เมเนียม

ดังนั้นนี่คือข้อมูลเกี่ยวกับการเปรียบเทียบระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำ ตัวนำไฟฟ้า คือวัสดุหรือวัตถุที่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวหรือมากกว่า ตัวนำที่ดีส่วนใหญ่เป็นทองแดงอลูมิเนียมและเหล็ก สารกึ่งตัวนำเป็นสารทึบที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า คุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะสมสำหรับการควบคุมกระแสไฟฟ้า

จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าตัวนำมีความต้านทานเป็นศูนย์ในขณะที่ในเซมิคอนดักเตอร์มีความเป็นไปได้ในการควบคุมการไหลของกระแสในเซมิคอนดักเตอร์ คุณสมบัตินี้ใช้สำหรับการออกแบบความต้องการวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบเรียลไทม์ด้วยเซมิคอนดักเตอร์ นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าอะไรคือการประยุกต์ใช้เซมิคอนดักเตอร์และตัวนำ?