* ledare: Material som koppar och silver har ett stort antal fria elektroner som enkelt bär elektrisk ström.
* isolatorer: Material som gummi och glas har mycket få fria elektroner och motstår elflödet.
* Semiconductors: Kisel faller däremellan. Den har ett måttligt antal fria elektroner, vilket gör att det kan utföra el under vissa förhållanden.
Så här fungerar det:
* Intrinsic Silicon: Rent kisel har en kristallstruktur där varje kiselatom delar sina fyra valenselektroner med sina grannar och bildar starka kovalenta bindningar. Detta lämnar mycket få fria elektroner för att bära ström, vilket gör rent kisel till en dålig ledare.
* doping: Vi kan förändra Silicons konduktivitet genom att introducera föroreningar, en process som kallas doping . Genom att lägga till små mängder element som fosfor (som har 5 valenselektroner) eller bor (som har 3 valenselektroner) kan vi skapa:
* n-typ kisel: Fosfor donerar en extra elektron, ökar antalet fria elektroner och gör kisel mer ledande.
* p-typ kisel: Boren skapar ett "hål" där en elektron saknas. Detta "hål" fungerar som en positiv laddning och gör att strömmen kan flyta.
Varför är detta viktigt?
Möjligheten att kontrollera kiselens konduktivitet genom doping är avgörande för att bygga elektroniska apparater:
* transistorer: Den mest grundläggande byggstenen i modern elektronik. Transistorer använder det kontrollerade flödet av elektroner i kisel av n-typ och p-typ för att förstärka och växla elektriska signaler.
* Integrerade kretsar (ICS): Miljontals eller till och med miljarder transistorer är integrerade i ett enda kiselchip som bildar hjärtat på datorer, smartphones och annan elektronik.
Sammanfattningsvis gör Silicons unika egenskap att vara en halvledare, som kan kontrolleras genom doping, till grund för modern elektronik.
