Pure Silicon är en halvledare, vilket innebär att den har en konduktivitet mellan en ledares och en isolator. Uppnå ledning i rent kisel görs främst genom att öka antalet gratis laddningsbärare , antingen elektroner eller hål. Så här::

1. Termisk excitation:

* Ökande temperatur: När du värmer upp kisel vibrerar atomerna mer kraftfullt. Denna ökade vibration kan bryta vissa kovalenta bindningar, släppa elektroner i ledningsbandet och skapa "hål" i valensbandet. Denna process, kallad intrinsisk excitation , ökar konduktiviteten.

2. Doping:

* Lägg till föroreningar: Det mest effektiva sättet att uppnå ledning i rent kisel är genom doping. Detta innebär att lägga till kontrollerade mängder föroreningar till kiselkristallgitteret. Dessa föroreningar kan vara antingen:

* givarföroreningar: Dessa atomer har en extra valenselektron (t.ex. fosfor, arsenik). De donerar en elektron till kiselgitteret, ökar antalet fria elektroner och skapar en n-typ halvledare .

* Acceptorföroreningar: Dessa atomer har en färre valenselektron (t.ex. bor, aluminium). De "accepterar" en elektron från kiselgitteret, skapar ett "hål" i valensbandet och producerar en p-typ halvledare .

3. Lätt absorption:

* fotokonduktivitet: Rent kisel kan absorbera ljusfotoner med tillräcklig energi för att bryta kovalenta bindningar och skapa fria elektroner och hål. Denna process, kallad fotokonduktivitet , ökar konduktiviteten hos kisel i närvaro av ljus.

Nyckelpunkter:

* rent kisel är en dålig ledare: Kisel i sin rena form har mycket få fria elektroner, vilket gör det till en dålig ledare vid rumstemperatur.

* doping är avgörande: Doping med givare eller acceptorföroreningar ökar dramatiskt antalet laddningsbärare, vilket gör kisel till en praktisk halvledare för elektroniska apparater.

* Temperaturberoende: Konduktiviteten hos kisel ökar med temperaturen på grund av den ökade termiska excitationen av elektroner.

Applikationer:

Ledning i kisel är grunden för otaliga elektroniska apparater, inklusive:

* transistorer: Kärnkomponenterna i modern elektronik.

* dioder: Används för korrigering, omkoppling och spänningsreglering.

* Integrerade kretsar (ICS): Komplexa kretsar byggda på kiselskivor.

* solceller: Kisel absorberar solljus för att generera el.

Låt mig veta om du har fler frågor om kisel, halvledare eller doping!