cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Полуспроводник
Општи особини на полуспроводниците
Главна особина на полуспроводниците претставува наглата промена на бројот на носители, а со тоа и на електричните особини под влијание на надворешни дејства: -промена на температурата, -осветленоста, -електрично и магнетното поле, -внесувањето примеси.
Процеси и проведување во полуспроводниците
Во отсуство на топлинска возбуда или надворешна стимулација валентната зона е пополнета, а спроводната е празна, односно, ако кристалот е доволно ладен, заштитен од светлина и друго, валентните електрони се вклучени во ковалентните врски и нема слободни електрони во кристалот кој би можеле да се движат. За да се случи проведување мора валентните електрони да преминат во повисоки енергии, но на ниски температури нема расположливи празни енергетски нивоа во валентната зона, а енергетските нивоа во спроводната зона можат да се достигнат само ако електроните добијат енергија поголема од Еg. Јасно е дека ковалентните врски можат да бидат раскинати ако се доведе доволно енергија. Поврзувањето помеѓу кристалното прикажување и зонското е тоа да минимумот енергија за да се раскине една ковалентна врска е токму Еg. Ковалентните врски можат да се раскинат на различни начини со додавање на надворешна енергија. Ослободениот електрон може да се движи низ материјалот под дејство на применетите полиња, сè додека не наиде на друга раскината врска каде ќе биде зафатен за да ја комплетира, односно се рекомбинира и повеќе да не учествува во процесот на проведување. Така, со зголемување на температурата на полуспроводникот од 0 К нагоре, неговите особини се менуваат од изолатор до спроводник. Кога една ковалентна врска се раскинува испуштајќи еден електрон се појавува вкупен позитивен полнеж поврзан со ковалентна врска, заради отсуството на електронот. Ова би била кристалографска манифестација на празнините, кои беа дискутирани претходно. Ако се примени електрично поле, постои можност еден од електроните од соседните ковалентни врски да се придвижи да ја пополни празнината. Овој процес се повторува така што движењето на електроните предизвикува движење на празнините во правец на електричното поле. Така, празнините се движат како фиктивни позитивни честички. Овој концепт на празнини е погоден заради тоа што е поедноставено да се третира движењето на позитивно наелектризирани честички отколку движењето на врзаните електрони кои се движат по празнините.
Безпримесни полуспроводници
Безпримесни (чисти, интринсични) полуспроводници не се идеално чисти полуспроводници, но се така наречени бидејќи степенот на присуство на нечистотии приближно нема никакво влијание врз електричното однесување на полуспроводникот. Пример за такви полуспроводници се они составени од атоми само на силициум или само на германиум. Силициумот (Si) е четиривалентен атом кој образува ковалентни врски со соседните атоми на силициум и генерира регуларна структура која ја нарекуваме кристал. Валентните електрони се во надворешниот електронски слој и тие го одредуваат типот на хемиска врска која ќе се образува (ковалентна, водородна, јонска, метална, Вандервалсова). При температура од 0 К, сите електрони се наоѓаат во валентната врска и се дел од ковалентни врски, за разлика од спроводната зона каде нема електрони. Од друга страна, на повисоки температури (пр. температура од 300 К), доаѓа до возбудување на електроните од валентната зона, нивен премин на повисоки енергетски нивоа при што овие електрони ја достигнуваат спроводната зона и обезбедуваат можност за спроведување на електрична струја. Притоа, бројот на електрони во спроводната зона е еднаков со бројот на празнини (шуплини) кои остануваат во валентната зона. За разлика од изолаторите, кај полуспроводникот постои конечна веројатност дека на било која температура над 0 К, електрон од валентната зона ќе премине во спроводната зона оставајќи едно празно место во валентната зона.
Примесни полуспроводници
Примеси (допанти) се атоми од друг материјал кои во мал процент се додаваат во кристалната решетка на полуспроводникот, со цел да се промени неговата спроводливост и типот на носители кои се одговорни за таа спроводливост. Најважните примеси кои се додаваат во полуспроводниците (Si, Ge) се елементите од III-та и IV-та група елементи од периодниот систем. Додавањето на контролирана количина на овие примеси се вика допингување (допирање). Екстринсичен полуспроводник се добива со допингување, односно со внесување на многу мало количество туѓи атоми во еден интринсичен полуспроводник (идеално чист полуспроводник е една идеализација - и најчистиот полуспроводник сепак содржи извесно количество туѓи атоми - таков полуспроводник наречен е уште и интринсичен полуспроводник или безпримесен полуспроводник. Таквиот полуспроводник има релативно висок специфичен отпор и главно се користи како појдовен материјал за изработка на т.н. екстринсични (допирани, примесни) полуспроводници). Обично се додаваат малку примеси: 1 дел на 1010, до 1 дел на 103. Примесните полуспроводници се класифицирани во две групи според типот носители кој е доминантен: Н–тип и П–тип.
Н–тип
Ако на сопствениот полуспроводник му се додаде контролирано количество на примес од V група (P,As,Sb) материјалот се збогатува со спроводни електрони и тој се нарекува полуспроводник од Н–тип. Овие примеси имаат петвалентни електрони. Петтиот (несврзан) електрон дарител (на примесот од Н-тип), не може да оствари ковалентна врска со атом домаќин, па се наоѓа на доста повисоко енергетско ниво одошто четирите останати електрони. Затоа тој може лесно да го напушти дарителот, градејќи со тоа позитивен јон. Енергетски се наоѓа под спроводната зона и може многу полесно од електронот од валентната зона да помине во спроводната зона оставајќи позитивно јонизиран дарител. Ако туѓите атоми имаат поголем број валентни електрони отколку атомите домаќини (4 електрони кај Si и Ge) се работи за екстринсичен полуспроводник од тип n, бидејќи сега мнозински носители на товар ќе бидат електроните. Допирањето со дарители всушност во структурата на енергетските зони се одразува со појава на една дополнителна, многу тесна зона на дозволени енергии поставени на ниво наречено дарителско ниво. Тоа ниво се наоѓа веднаш под спроводната зона. Основна разлика помеѓу овие механизми и механизмот кај сопствените полуспроводници е што јонизираните примеси остануваат како фиксни позитивни наелектризирани центри во кристалната решетка и не се создаваат празнини. Така Vтата група примеси даваат електрони и се викаат дарители. Во шемата на енергетски зони секој дарителски атом доведува до појава на ново изолирано дарителско ниво ЕD, малку под дното на спроводната зона. Така, со воведување на примеси се воведува дискретно енергетско ниво во забранетата зона. На 0 К сите дарителски нивоа се пополнети, но на собна температура тие се празни. Бидејќи на собна температура секој примесен атом дава дополнителен носител, мали концентрации на примеси значајно ја зголемуваат концентрацијата на носители, а со тоа и спроводливоста. Примесите со атоми на фосфор, арсен или антимон, кои имаат по петвалентни електрони се користат за донирање во полуспроводниците од Н-тип. Наброените елементи се викаат уште и дарители, бидејќи тие даваат електрони во спроводната зона.
Спроводливоста на полуспроводникот од N – тип ќе ја објасниме преку пример, т.е. полуспроводникот го вклучуваме во струјното коло преку контактните плочки, така што под дејство на ЕМС на изворот, во него се создава електрично поле со јачина Е. Насоката на полето оди од позитивната кон негативната контактна плочка. Под дејство на силата на електричното поле, слободните електрони ќе се движат во насока спротивна на насоката на полето. Така, во колото ќе протече струја од негативниот кон позитивниот пол на изворот преку полуспроводникот. Спроводливоста на овој полуспроводник ќе зависи од бројот на слободните електрони, а тоа значи, од процентот на атомите на арсенот.
Ако го промениме поларитетот на изворот, се менува и насоката на електричното поле. Сега слободните електрони ќе се движат во обратна насока на првиот случај. Јачината на струјата во обата случаи е иста. Од тоа произлегува дека во блокот на полуспроводникот од Н-тип нема појава на исправување на струјата.
П-тип
Полуспроводниците со мнозинство носители – празнини (шуплини) се нарекува полуспроводник од П-тип. Тие се добиваат со додавање на примеси од III група (Ba,Al,Ga,In) на Si или Ge. Три сврзани електрони на акцепторот (примес од П-тип) сврзани се ковалентно со 3 атоми на силициум, додека врската со четвртиот атом Si останува непотполна и одговара на енергетската состојба која се наоѓа над валентната зона. Оваа дозволена состојба може многу полесно (поверојатно) да се исполни со електрон од валентната зона и со тоа да создаде празнина во валентната зона, отколку електрон од валентната зона би поминал во спроводната зона оставајќи шуплина. Всушност, над температура од 0 К, електрон од соседните атоми може да го пополни празното електронско место, оставајќи празно место во валентната зона за проведување. Со тоа акцепторот станува негативно наелектризиран и е т.н. јонизиран акцептор. И акцепторите се наоѓаат во супституциска положба во кристалот, но сега ним им недостасува еден електрон за да остварат валентни врски со своите соседни атоми од домаќините. Празните енергетски нивоа предизвикани од туѓите атоми прават една многу тесна дозволена енергетска зона наречена акцепторско ниво поставено во непосредна близина над врвот на валентната зона на основниот материјал, на типично растојание од 0,01–0,1 еV. Со ова се објаснува преодот на електроните од валентната зона на енергетските нивоа на акцепторите и при мали енергетски побуди. Спроводливоста на полуспроводникот од П-тип ќе ја објасниме на следниов начин. Електричното поле што го создава изворот на ЕМС во блокот на германиумот, им дејствува со извесна сила на слободните електрони, коишто се добиени со топлинско раскинување на валентните врски на тој начин, што движејќи се во обратна насока на полето на својот пат тие вршат пополнување на шуплините.
Енергетски влијанија врз својствата на полуспроводниците
Врз својствата на полуспроводниците влијаат следните појави:
2.Топлински својства на полуспроводниците: Кај полуспроводниците топлинската енергија се пренесува и преку слободните носители (електрони и празнини) и преку атомите кои осцилираат околу рамнотежната положба. При собни и повисоки температури спроводните материјали подобро водат топлина, додека при ниски температури тие не се разликуваат. Дијамантот подобро проведува топлина од бакарот на високи температури.
3.Влијание на светлината врз спроводливоста: Светлинската енергија која ја апсорбира полуспроводникот може да предизвика во него зголемено количество на носители во однос на рамнотежното ниво кое е дефинирано од температурата. Ова доведува до зголемена електрична спроводливост и ова се користи кај фотоотпорниците. Фотоспроводливост σ е зголемена електрична спроводливост на материјалите под дејство на електромагнетни зрачења. При фотоспроводливоста се манифестира квантната природа на светлината. Бидејќи ширината на забранетата енергетска зона е различна кај разни полуспроводници, фотоспроводливоста се јавува од инфрацрвеното па сè до ултравиолетовото подрачје на спектарот.
4.Фотонапонски ефект: Фотонапонски ефект е појава на електричен напон на краевите од полуспроводникот (p-n премин) заради апсорпција на светлоста во полуспроводникот. Електроните и празнините кои се создаваат заради апсорпција на светлината може да се разделат преку внатрешниот потенцијал кој постои во осиромашениот p-n премин. Во p-n преминот се смалува внатрешниот потенцијал и таа потенцијална разлика во однос на вредноста при топлинска рамнотежа се јавува како фотонапон. Овој фотонапон може да создаде електрична струја во надворешно коло. Според тоа, можно е претворање на светлосната енергија во електрична. Ова е физичка основа на сончевите ќелии (фотоелементи).
5.Влијание на електрични полиња врз спроводливоста: Јачината на електричното поле кое делува врз полуспроводникот може да влијае врз спроводливоста. При слаби јачини на полето до извесна критична вредност важи Омовиот закон, а специфичната електрична спроводливост е независна од јачината на полето. При посилни електрични полиња расте експоненцијално, при што може да настане разрушување на полуспроводникот. Со пораст на температурата, кривата се поместува нагоре, но наклонот на стрмниот дел е поблаг. При јаки полиња може да настане ефект на судирна јонизација што доведува во одредени услови до разрушување на полуспроводникот.
Диода
Диодата е електронска компонента која дозволува проток на електрична струја во една насока без отпор, додека во спротивна насока има бесконечен отпор. Затоа кај диодите постои спроводна и неспроводна насока. Може да се смета дека за протекување на струја во спроводната насока, диодата има отпорност со вредност приближна на нула, а додека во неспроводната насока отпорноста може да достигне приближно бесконечна вредност. Диодите воглавно се произведуваат од полуспроводнички материјали како што се силициум или германиум. Меѓутоа, сè уште постојат диоди со термојонска емисија, некогаш познати како електронски цевки. Исто како жарулката, така и вакуумските цевки имаат влакно кое се вжарува кога низ него ќе протече струја. Вжарениот конец во вакуум емитира електрони, а потоа електричен напон помеѓу електроните, придвижувајќи ги електроните од вжарената електрода, кон другата, ладната електрода. Така, текот на електронот од вжарениот конец во вакуум до другата електрода, претставува проток на електрична струја. Загреаната електрода која е извор на електрони, се вика катода, а ладната електрода се вика анода. Повеќето современи диоди се засновани на полуспроводничките p-n споеви. Кај полуспроводничките диоди струјата тече од p-страна (анодата) кон n-страна (катодата), но не и во спротивна насока како кај вакуумските цевки.
Полуспроводничка диода
Елементите, кои се направени преку комбинација на два полуспроводника од П и Н-тип и служат за исправување на наизменичната струја, се нарекуваат полуспроводнички кристални диоди. Во зависност од конструкцијата на диодите тие можат да бидат точкести и слојни.
Точкеста диода
Точкеста диода се изработува од чист германиум, во вид на тенок лист, којшто најпрво се заварува на метална подлога, а потоа се поставува во цилиндар од изолациона маса. Во цилиндарот се воведува тенка спирална жичка од волфрам, платина или злато, со многу тенок врв, кој се заварува со листот од германиумот по електричен пат. За да се создаде PN-спојот, најпрво диодата се оптоварува со нормална јачина на струјата, а потоа се пропуштаат импулси на десетпати појака струја од максимално дозволената. Притоа се развива голема топлина околу точкесто заварената жичка и се формира кратер околу нејзиниот врв. Со помош на дифузија на границата помеѓу P-областа и N-областа се создава PN-спој со мала контакта површина. Точкестата диода се користи во електрониката за исправување и демодулација на високочестотни струи со мала моќност. Основен недостаток на точкестата диода е што, поради малата допирна површина на контактот не можат да се добијат јаки струи. За отклонување на овој недостаток конструирана е слојната диода.
Слојна диода
Слојна диода претставува PN-спој и може да биде поларизирана во пропусна и непропусна насока. Ако позитивниот пол на изворот е сврзан за P-областа, а негативниот за N-областа од кристалот, диодата ќе биде поларизирана во пропусна насока. Во тој случај, мал напон предизвикува протекување на многу јака струја. Отпорот на диодата во пропусната насока е многу мал. Затоа во надворешното коло треба да се вклучи отпорник за да се заштити диодата од пробивање. Во случај позитивниот пол на изворот да е врзан за N-областа, а негативниот за P-областа, диодата ќе биде поларизирана во непропусна насока. Струјата во диодата, тогаш има обратна насока и е многу слаба. Со зголемување на напонот, таа малку расте. Оваа струја е наречена инверзна струја, а напонот, на кој е вклучена диодата, се нарекува инверзен напон. Инверзниот напон не смее да се зголемува над една одредена граница, која најчесто за слојната диода изнесува околу 900 V. Ако се пречекори дадената вредност на максималниот инверзен напон, инверзната струја ќе стане толку јака, што едноставно ќе ја разори потенцијалната бариера и ќе дојде до пробивање на PN-спојот и оштетување на диодата.
Светлечки диоди (LED)
Повеќето диоди емитираат зрачење, но тоа не го напушта полуспроводникот и се наоѓа во честотен опсег на инфрацрвеното зрачење. Изборот на полуспроводничкиот материјал ја одредува бојата на светлината. Црвената боја одговара на напон од 1,2 V, а напонот од 2,4 V одговара на виолетовата боја. Денес постојат диоди и за ултравиолетова светлина. Првите светлечки диоди биле жолти и црвени, а останатите настанале подоцна. Важно е дека сите светлечки диоди се еднобојни.
Фотодиода
Фотодиодата реагира на појавата на светлина генерирајќи електрична струја. Фотодиодите многу се користат и како сончеви или фотонапонски ќелии и во фотометријата. Ако фотонот нема доволно енергија, нема да се возбуди електронот. Дури и светлинските диоди можат да се употребат како фотодиоди со ниска ефикасност во некои примени. Понекогаш светлинските диоди и фотодиодата се спакувани во исто куќиште. Овој уред се нарекува „оптоизолатор“. За разлика од трансформаторот, овој уред дозволува галванско раздвојување на еднонасочен напон. Ова е многу корисно, на пример кај заштитата на пациентите кои се приклучени на медицински уреди. Сончевите ќелии се исто така еден вид на фотодиоди.
Транзистори
Полуспроводниците можат да послужат и за правење на засилувачи на променливи електрични сигнали. Засилувачите се прават со комбинација од еден П-тип и два Н-типа, или со еден Н-тип и два П-типа полуспроводници и се наречени полуспроводнички триоди или кратко познати како транзистори. Името транзистори доаѓа од англиските зборови TRANSFER RESISTOR, кои во превод значат пренослив, односно транзитен отпор. Принципот на работа на транзисторот први го дале по Втората светска војна, во 1948 година Бардин и Братејн. Според својата намена транзисторите се изработувале во повеќе типови, но најширока примена во практиката имаат биполарните транзистори. Според начинот на изработка транзисторите можат да бидат: слојни, еднослојни, со точкести слоеви, итн. Денес се произведуваат најмногу биполарни слојни транзистори, па затоа и нашето внимание ќе се задржи на овој тип транзистори. По својата структура биполарниот транзистор претставува двоен PN-спој, којшто, во зависност од редоследот на полуспроводничкиот материјал, може да биде PNP или NPN слоен транзистор.
Сончева ќелија
Сончевата ќелија е полуспроводнички уред кој ја претвора сончевата енергија во електрична енергија со помош на фотоелектричен ефект. Група ќелии формираат сончеви модули, познати како сончеви плочи или фотонапонски плочи. Ќелиите се користат за детекција на светлина или друг облик на електромагнетно зрачење близу видливиот спектар, на пример детектор на инфрацрвено зрачење или мерење на интензитетот на светлината. Фотонапонските ќелии можат да се користат како самостојни извори на енергија или како додатни извори на енергија. Како самостојни извори на енергија се користат за: сателити, сообраќајни знаци, калкулатори и други објекти кои бараат долготраен извор на енергија. Како додатен извор на енергија, фотонапонските ќелии можат да се приклучат на електрична мрежа, но засега тоа е неисплатливо. Сончевите ќелии често се спојуваат и се затвораат во модули. Фотонапонските модули главно имаат стаклена плоча која ја пропушта светлината и во исто време го штити полуспроводникот од природните појави. Сончевите ќелии исто така се често споени сериски во модул, создавајќи вкупен напон. Доколку се споени паралелно тогаш се формира поголема струја. Потоа модулите се спојуваат меѓусебно сериски или паралелно или и на двата начина. За да се искористи практично енергијата добиена од сонцето, електрицитетот најчесто се предава на електрична мрежа со употреба на „инвертор“. Во самостојните системи за чување на енергија која моментално не е потребна се користат батерии. Сончевите плочи можат да се користат за погон или полнење на преносливи уреди.
Како работат сончевите ќелии?
1.Фотоните од сончевата светлина удираат во сончевите плочи и полуспроводничиот материјал како силициумот ги апсорбира.
2.Електроните се потиснуваат од атомот и стануваат слободни, т.е. можат слободно да протекуваат низ материјалот, со што се формира струја. Поради специфичната градба на сончевите ќелии, електроните можат да се движат само во една насока.
3.Полето на сончеви ќелии ја претвора сончевата енергија во употребливо количество на еднонасочна струја.
Силициум(Si) и германиум(Ge)
Иако развојот на полуспроводничката електроника започнува со Ge, со појавата на микроелектрониката, Si станува најважен полуспроводнички елемент. Силициум е најупотребуваниот полуспроводнички материјал кој е основа во структурата на компјутерските чипови и останатиот хардвер. Ултрачистиот силициум може да биде смешан со други елементи за да се адаптира неговиот електричен одговор со контролирање на бројот и полнежот (позитивен и негативен) на постоечките серии. Таква контрола е потребна за транзисторите, сончевите ќелии, полуспроводничките детектори и други полуспроводнички направи кои се користат во електрониката и другите високотехнолошки апликации.
Силициумот секогаш содржи различни примеси кои, зависно дали нивните нивоа се поблиску до валентната зона или спроводната зона, можат да се однесуваат како акцептори или дарители. Ова по правило важи за тривалентните (акцепторски) примеси односно петвалентните (дарителски) примеси. Ако кристалниот силициум се помеша со примес од друг материјал, спроводливоста на силициумот може да се смени. Силициумот има 4 валентни електрони во највисокиот енергетски слој. Ако на силициумот се додаде мала количина на пример од материјал кој има петвалентни електрони (фосфор,арсен или друг елемент од 5 група), ќе се појават вишок слободни електрони кои ја зголемуваат спроводливоста на силициумот. Таквите примеси се викаат дарителски примеси, бидејќи тие даваат електрони, а така добиениот силициум се вика Н-тип на силициум, бидејќи има повеќе слободни носители на негативни полнежи отколку празнини.
Ако на силициумот се додаде мала количина на пример од материјал кој има тривалентни електрони (бор, индиум или други елементи од трета група), ќе се појават вишок на шуплини кои на тој начин ја зголемуваат спроводливоста на силициумот. Таквите примеси се викаат акцепторски примеси бидејќи привлекуваат (примаат) слободни електрони, а така добиениот силициум се нарекува П-тип на силициум, бидејќи има повеќе слободни носители на позитивен полнеж (шуплини) отколку електрони.
Si ги има следниве предности:
Силициумот се употребува во:
Иако развојот на полуспроводничката електроника е поврзан со Ge, тој денес се употребува само за изработка на специјални полуспроводнички направи. Негова посебно добра особина е високата подвижност на носителите, поради што се применува во детекторите на оптички и јадрени зраци.
Полуспроводнички соединенија и легури
Заради потребата од полуспроводнички материјали со сакана големина на енергетски процеп и подвижност на носителите во последните 30 години интензивно се истражува добивањето на монокристални полуспроводнички соединенија и легури, што доведе до голем напредок во оптоелектрониката и микроелектрониката. Најважни полуспроводнички соединенија, кои практично може да се добијат во ултрачисти монокристали и монокристални слоеви без дефекти, се соединенијата и легурите од тип III-V; Галиум арсенидот (GaAs) и индиум антимонидот (InSb). Употребата на GaAs е во голема експанзија за изработка на оптоелектронски направи, ултрабрзи компјутери и дискретни микробранови направи.
Овој материјал има низа предности во однос на Si:
Органски полуспроводници
Во последниве години внимание привлекуваат органските полуспроводници, особено спроводните полимери, со особина на контролирано допирање, така што својствата можат да им се менуваат во широки граници од диелектрични до спроводни филмови на полиацетилен (CH)n. Со напарување на дарители (алкални метали) или акцептори (халогени елементи) се менува специфичната електрична отпорност од 107 Ωm до 10-5 Ωm. Слично се допираат полипарафенилен, полипарафенилен сулфид, полипирол, политиофен и др.
Полуспроводнички суперрешетки: Суперрешетките се структури со еднодимензионално периодичен потенцијал, со период од околу 10 nm. Овој потенцијал се создава со селективно допирање или со регуларно повторување на хетероспоеви на два материјала со различни дебелини и енергетски процепи. Најчесто користени се суперрешетките кај кои енергетскиот процеп на еден материјал во енергетската скала се наоѓа во енергетскиот процеп на другиот материјал. Доколку слоевите во материјалот со потесен енергетски процеп се тесни во споредба со брановите должини на електроните и празнините, тогаш енергиите на електроните и празнините се квантизирани во правец на суперрешетката. Затоа валентната и спроводната зона на полуспроводниците се разбиваат на подзони. Заради ова доаѓа до делотворно зголемување на енергетскиот процеп Еg2 (растојание меѓу најниските мини-зони во валентната и спроводната зона). Ова особина на променлив делотворен процеп Еg2 зависно од дебелината на слојот може да се нарече проектирање на енергетскиот процеп. Суперрешетката може да се разгледува како нов материјал кој се разликува од материјалите од кои е направен. Комерцијалната примена на суперрешетките би била во изработка на ласери и инфрацрвени детектори.
Постапки за добивање на полуспроводни материјали
Полуспроводните материјали од кои се градат полуспроводните компоненти треба да ги имаат следните својства: -Голема хемиска чистота, без која ефектот на допирањето кое се остварува во многу мали концентрации не би можел да се манифестира. -Потребно е големо совршенство во кристалната структура, односно отсуство на дефекти кои би довеле до појава на дополнителни енергетски нива. Ако на пример во еден p-n преод би се јавила една граница на зрната, исправувачкиот ефект би исчезнал или многу би се намалил. Исто би делувала и зголемена концентрација на дислокации.
Големата хемиска чистота се постига со методата на зонско топење: При зонското топење, цилиндрично парче од полуспроводничкиот материјал се става во графитно садче. Намотка со високочестотна струја полека се движи така што го опфаќа садот заедно со полуспроводникот. Во полуспроводникот се индуцираат Фукоови струи кои предизвикуваат локално топење на полуспроводникот. При придвижувањето, растопената зона ги повлекува нечистотиите од полуспроводникот, бидејќи во стопениот дел тие полесно се раствораат. Стврднатиот дел на тој начин се пречистува, а нечистотиите се однесуваат на крајот од шипката од материјалот, од каде се отстрануваат со отсекување. Постапката треба да се изврши во контролирана атмосфера за да се одбегне загадување кое би дошло од атмосферата. Со едно поминување на грејачот преку полуспроводникот концентрацијата на нечистотии само се намалува, а не се отстранува докрај. Затоа, потребно е постапката да се повтори повеќепати. Обично тоа се извршува на тој начин, што високочестотниот грејач има повеќе групи навивки на извесно растојание, па истовремено постојат повеќе стопени зони.
Откако се постигне потребната хемиска чистота, потребно е да се обезбеди и потребната кристална совршеност, односно да се добие полуспроводникот во вид на големо парче монокристал.
Обично за ова се користи методата на Чохралски: При оваа метода, полуспроводникот се наоѓа во стопена состојба во сад при температура малку повисока од точката на топење. Мал монокристал наречен „семе“ од истиот полуспроводник каков се извлекува и ориентиран во саканиот правец, прицврстен е на крајот од едно вретено и ставен во контакт со површината на растопениот полуспроводник. Отпрво се остава семето лесно површински да се растопи со цел да се натопи од сите страни со течниот полуспроводник. Притоа преку вретеното се одзема извесно количество топлина, така што ќе започне стврднување на слоевите околу семето во продолжение на кристалните оски, односно ќе почне кристалот да „расте“ или да се „извлекува“. Во ова фаза вретеното се става во многу спора ротација и уште поспоро дигање нагоре, така што секогаш се одржува меѓуспојот цврсто тело - течност во близината на површината. Со ротацијата се спречува постоење на температурни разлики кои би го нарушиле правилното формирање на кристалот. На ваков начин се растат шипки од монокристален полуспроводник со пречник до 10 cm и со должина до 1 m. Потоа од монокристалот се сечат тенки плочки врз кои се градат полуспроводните компоненти, диоди, транзистори, интегрирани кола.
Заклучок
Ниту самите научници кои работеле на истражувањето на полуспроводничките материјали не можеле да замислат колкаво влијание нивниот труд би оставил врз идните генерации.
Денес поголемиот дел од електронските компоненти и направи не можат да се замислат без полуспроводничките материјали, како основни.
Полуспроводничките материјали ги користиме за производство на интегрирани кола, за изработка на електронски компоненти, ласери, ќелии и за многу други работи без кои денес животот не може да се замисли.
Сите уреди, кои ние ги применуваме во секојдневната употреба, всушност, се состојат од полуспроводници, и затоа скоро секој современ уред може да се нарече полуспроводнички.
За подобро да се разбере зошто полуспроводниците се толку корисни, накратко објаснивме некои нивни основни одлики, видови на полуспроводници, својства, постапки за добивање и примена во секојдневниот живот.
Бојан Богдановиќ
Бојан Богдановиќ (Мостар, 18 април 1989) e хрватски кошаркар, крило на Детроит Пистонс во НБА и на хрватската репрезентација.
Роден во Мостар, Босна и Херцеговина, во младоста Богдановиќ играл фудбал, но на возраст од 12 години се одлучил за кошарка и ја започнал својата кариера во екипата на Зрињски. Набргу потоа, заминал во шпанскиот великан Реал Мадрид, каде не успеал да се избори за поголема минутажа и по неколку сезони поминати на позајмици во 2009 година дошол во Цибона. И покрај финансиските проблеми во клубот, Богдановиќ ги предводел Цибосите во Евролигата, а во сезоната 2010-2011 бил најдобар стрелец во Јадранската лига. Во турскиот Фенербахче созреал како играч и освоил неколку трофеи како првенството и купот на Турција, а се истакнал и во европските натпреварувања.
Врвот на својата кариера, Богдановиќ го достигнал со влегувањето во НБА, каде играјќи за Бруклин Нетс соборил неколку рекорди на Дражен Петровиќ. Во неговата руки сезона, бил избран во втората идеална постава на новаците во НБА лигата за сезоната 2014-2015. Во долгата НБА кариера, покрај за Нетс играл уште и за Вашингтон Визардс, Индијана Пејсерс, Јута Џез и Детроит Пистонс.
Во периодот меѓу 2005 и 2009 година, тој ги претставувал младинските селекции на Хрватска под 16, 18 години и 20 години. Од 2010 година, ја претставува сениорската репрезентација: со селекцијата на Хрватска учествувал на 2 светски првенства (2010 и 2014), 5 европски првенства (2011, 2013, 2015 и 2017, 2022 година) и една Олимпијада (2016).
Почетоци, Зрињски, Реал Мадрид и Мурсија
Роден во Мостар во Босна и Херцеговина, Богдановиќ израснал играјќи фудбал до својата 15-та година, возраст на која неговиот татко го убедил дека е подобро за него да игра кошарка иако Бојан бил убеден дека може да биде успешен во фудбалот со доаѓањето да игра за хрватската репрезентација. Својата кошаркарска кариера ја започнал во локалниот тим Зрињски Мостар, истиот во кој претходно тренирал фудбал, правејќи го своето деби за првиот тим на многу рана возраст. Тој бил забележан од Реал Мадрид, кој го купил во 2005 година, а потоа го оставил на уште една година (на позајмица) во Зрињски.
По завршувањето на позајмицата, се вратил во Реал Мадрид каде одиграл неколку натпревари за првиот тим, но многу често бил испраќан во Б тимот со кој го поминал најголемиот дел од времето на својот престој во кралевскиот клуб. Дебитирал во Евролигата во сезоната 2007-2008, играјќи две минути во победата со 104-73 на домашен терен над Роан.
Во 2008 година, тој бил позајмен на Мурсија со надеж дека ќе најде повеќе простор, што не се случило бидејќи тој одиграл само 4 натпревари, враќајќи се по 6 месеци во Реал Мадрид во јануари 2009 година. По враќањето во Реал Мадрид, под водството на новиот тренер Еторе Месина, Богдановиќ не бил сигурен дали ќе добие права шанса. Кон крајот на сезоната се споменувало негово заминување во Цибона, но проблемот околу неговото доаѓање во хрватската метропола бил договорот со Реал.
Цибона
Во август 2009 година, тој го раскинал договорот со Реал Мадрид и потпишал четиригодишен договор со Цибона како слободен играч. Во првата полусезона многу осцилира во својата игра. Така, во победата над Партизан во Белград ги промашил сите три шута од поле и не се запишал меѓу стрелците. Од друга страна, во победата над Широки во АБА лигата два месеци подоцна, тој постигнал 16 поени. На почетокот на декември 2009 година, ФИБА Европа го вклучил во кандидатурата за најдобар млад кошаркар на годината. Две недели подоцна, во јануари 2010 година, тој постигнал 11 поени во победата на Цибона над АСВЕЛ на домашен терен, со што им помогнал да стигнат до најдобрите 16 тимови во Евролигата. На почетокот на март 2010 година, во победата на Цибона против Химки, тој постигнал 22 поени (6 тројки од 6 обиди) со 9 скока и една асистенција, што му ја донела титулата за најкорисен играч на играта. Подоцна бил прогласен за најдобар поединец на 5. коло во Топ 16 фазата на Евролигата. Веќе следниот месец, добил понуди од атинските гиганти Олимпијакос и Панатинаикос. Истиот месец, Богдановиќ ја одбил понудата и се пријавил на НБА драфтот. Два дена подоцна, тој бил вклучен на 5-тото место на најдобри кошаркари во Евролигата, додека титулата му припадна на плејмејкерот на Барселона Рики Рубио. На крајот од сезоната добил понуда од италијанскиот клуб Виртус Рома, но ја одбил поради неизвесната минутажа и статусот на лидер во Цибона.
Следната сезона, во натпреварот од првото коло на Евролигата, Богдановиќ ја предводел Цибона со 28 поени во поразот од Барселона. Благодарение на неговата игра, не се оствариле предвидувањата на јавноста дека Цибона, која тогаш била во хаос, ќе претрпи рекорден пораз од каталонците. Напротив, Цибона одолевала во поголемиот дел од натпреварот и на крајот изггубила со 14 разлика. После натпреварот, Невен Спахија, тогашниот тренер на Фенербахче, го нарекол Богдановиќ еден од најдобрите играчи во Европа. Иако истата есен добил неколку понуди од европските клубови, тој сите ги одбил изјавувајќи дека "од инат ќе игра за Цибона". Сезоната ја завршил како најдобар стрелец во АБА лигата за сезоната 2010-2011 со просек од 22 поени по натпревар.
И покрај новиот пораз од Барселона во Евролигата на домашен терен на крајот на ноември, Богдановиќ со 26 поени бил најдобар стрелец на натпреварот. После поразот дошло до штрајк на целиот персонал на Цибона заради небрижноста на Градот Загреб и неодлучноста на градоначалникот Милан Бандиќ за решавање на финансиските проблеми на клубот. Во деновите на крах на Цибона, Богдановиќ постигнал 27 поени во поразот од Будуќност во Подгорица. Во наредните денови тој добил понуди од Макаби, Валенсија, Фенербахче и Бенетон. Сите ги одбил и останал верен на волците. Иако првиот натпревар во 2011 година го одиграл под инекции, во победата на Цибона над Цедевита уфрлил 20 поени.
Во наредните недели, Цибона започнала да се опоравува од колапсот, па благодарение на паричната интервенција на Здравко Мамиќ и е отблокирана сметката. И покрај паричното опоравување, Цибона доживеала неколку порази во АБА лигата и во домашното првенството. Единствената светла точка за клубот била победата над Борик во домашното првенство, во која Богдановиќ покрај 28-те поени ја погодил и одлучувачката тројка за да и обезбеди пласман на Сибона во АБА лигата и останување во лигата за шампион. На крајот од сезоната, Богдановиќ ја прифатил понудата на Фенербахче предводен од Невен Спахија. Во сезоната 2010-2011, во Евролигата имал просек од 18 поени, а најефикасен бил во натпреварот против својот поранешен клуб Реал Мадрид со 28 поени.
Фенербахче
На 19 јуни 2011 година, потпишал тригодишен договор со турскиот Фенербахче Улкер. Тој му се приклучил на клубот како трет Хрват, заедно со капитенот Роко Лени Укиќ, кој го предводел клубот до шампионската титула во претходната сезона, и поранешниот негов соиграч од Цибона, Марко Томас. На НБА драфтот еден месец подоцна, тој бил избран за прв пик во вториот круг (вкупно 31-ви) од Мајами Хит, по што следела размена меѓу три клуба Мајами-Минесота-Њу Џерси, по што Њу Џерси Нетс го добиле Богдановиќ. Неколку дена подоцна, челниците на Нетс изјавиле дека се воодушевени од Бојан и дека го посакуваат во своите редови следното лето. Богдановиќ изјавил дека „ќе му биде чест да игра во клубот на Дражен“, но одлучил да ја помине сезоната во Турција.
Веќе во првите натпревари во редовите на турскиот клуб во Евролигата постигнал по 19 поени против Билбао и Канту. Откако за време на Фајнал Форот во мај 2012 во Истанбул се сретнал со Богдановиќ, главниот менаџер на Њу Џерси Нетс изразил желба за доведување на хрватскиот кошаркар, по што тој побарал раскинување на договорот со турскиот клуб после една сезона бидејќи се чувствувал подготвен да оди во НБА.
И во втората негова сезона во Фенербахче, Богдановиќ имал впечтливи партии во Евролигата. Во првиот натпревар во ова натпреварување за 2013 година против Макаби, тој постигнал 15 поени вклучувајќи и една незаборавна тројка од половината на теренот. Во следните месеци, тој бил единствената светла точка во клубот кој бил далеку од најдобрата форма редејќи пораз за пораз во Евролигата. Во натпреварот против Сиена постигнал 22 поени, а просекот во Top16 фазата на Евролигата му изнесувал 21,8 поени по натпревар, што го направило најдобар стрелец. Како резултат на таквиот просек, Нетси најавиле дека сакаат да го видат Богдановиќ во своите редови веќе следната сезона, а за тоа пишувале бројни странски медиуми, како Marca и Yahoo Sports. Во февруари 2013 година, го освоил својот прв трофеј со Фенербахче откако клубот триумфирал во Купот на Турција, совладувајќи го Галатасарај во финалето.
Брилијантните игри на Евробаскетот во Словенија ги пренел и во Фенербахче па во првото коло на Евролигата за сезоната 2013-2014, го предводел својот клуб до победата против украинскиот Будивељник со 21 кош. Во четвртото коло го срушил Партизан во Пионир со 26 поени а недела дена подоцна уфрлил 20 поени против Нантер, баш колку што му изнесувал и просекот во Евролигата во тој момент. Одличните игри довеле до тоа ФИБА Европа да го предложи за најдобар играч за 2013 година. Иако добил најмногу гласови меѓу љубителите на кошарката во Европа (28.370), стручното оценувачко жири на ФИБА му дале предност на французинот Тони Паркер (Паркер од навивачите добил 24.976 гласови).
Ниту 24 поени на Богдановиќ не му помогнале на Фенербахче да го совлада Армани, со што пласманот во четвртфиналето на Евролигата останал под знак прашање. После поразот од Басконија, во кој Богдановиќ дал 14 поени, Фенербахче испаднал од Евролигата, но го освоил турското првенство на крајот од сезоната. Во јули 2014, турскиот прволигаш и Бруклин Нетс го договориле преминувањето на Богдановиќ во НБА. Со тоа Богдановиќ станал првиот хрват после пет години, кој заиграл во НБА и 14-ти во новата историја на Хрватска после осамостојувањето.
Бруклин Нетс
На 20 јули 2014 година, Богдановиќ потпишал тригодишен договор вреден 10 милиони американски долари со Бруклин Нетс. Така, тој станал третиот хрват кој го облекол дресот на Нетс по Дражен Петровиќ и Зоран Планиниќ. Своето деби во НБА лигата го направил на 29 октомври 2014, во поразот со 121-105 од Бостон Селтикс, во кој за својот тим имал учинок од 7 поени и 2 асистенции. На 9 ноември 2014, во својот шестти НБА натпревар во кариерата Богдановиќ имал забележителна партија со 22 поени и 6 скока во победата со 104-96 против Орландо Меџик. На 13 февруари 2015, Богдановиќ бил избран да игра на Ол-стар викендот во натпреварот на ѕвездите во подем за екипата на "Светот" против американците, со што станал првиот хрват кој настапил во овој натпревар по Гордан Гиричек во 2003 година. Во победата на тимот на "Светот", тој поминал на паркетот 17 минути и постигнал 16 поени за победничката екипа.
Во последниот натпрервар од регуларниот дел на сезоната, одигран на 15 април 2015, повторно против Меџик Богдановиќ забележал највисоки за сезоната 28 поени со кои им помогнал на Нетс да го освојат осмото место во Источната конференција и да се пласираат во плејофот. Во текот на својата прва НБА сезона, Богдановиќ одиграл 78 натпревари од кои 28 како стартер и имал просек од 9 поени и 2,7 скокови по натпревар. Во првата рунда на плејофот Нетс биле поразени од Атланта Хокс со 4-2. Богдановиќ играл во сите 6 натпревари, забележувајќи просеци од 10,3 поени, 3,8 скокови и 1,7 асистенции по натпревар.
На почетокот на неговата втора сезона со Нетс, Богдановиќ постигнал 22 поени во победата со 106-98 на гостувањето кај Хјустон Рокетс, помагајќи клубот од Њујорк да ја прекине серијата од 7 порази по ред. 4 јануари 2016 година, Богдановиќ го забележал својот прв дабл-дабл во НБА лигата, остварувајќи учинок од 12 поени и 12 скокови во поразот на домашен терен од Бостон Селтикс со 94-103. Во текот на неговата втора сезона тој започнал да игра многу подобро во одбрана и потврдил дека работел доста на физички план, но поради тоа настрадал напаѓачкиот дел од неговата игра. Како потврда за неговиот лош почеток на 2016 година, дошле два последователни натпревари без постигнат кош во кои играл преку дваесет минути на паркетот. И по тренерската смена во Бруклин, тој продолжил со своите бледи изданија забележувајќи го својот трет натпревар по ред без учинок. Конечно, два дена подоцна, тој ја прекинал црната серија и го предводел тимот со 14 поени до долгоочекуваната победа на домашен терен во градското дерби против Њујорк Никс.
Во февруари 2016, втора година по ред, Богдановиќ добил можност да игра на Ол-стар викендот во натпреварот на ѕвездите во подем, повторно бранејќи ги боите на екипата на "Светот", но овојпат заедно со својот сонародник Марио Хезоња. За разлика од претходната година, овојпат во тесен натпревар победила екипата на "САД". Богдановиќ постигнал шест поени, а изненадување на натпреварот бил Хезоња кој блеснал со 19 поени. Во победата над Филаделфија Севентисиксерс на 16 март 2016 година, Богдановиќ го одиграл натпреварот на кариерата постигнувајќи 44 поени за 37 минути на паркетот со 8 скока, израмнувајќи го рекордот на Дражен Петровиќ за најмногу постигнати поени од странски играч на Нетс. Интересно е тоа што, додека играл за Нетс, Богдановиќ го носел токму дресот со број 44. Тој останал во добра форма и во следните натпревари до крајот на сезоната, но без разлика колку Богдановиќ бил добар Нетс воглавно ги губеле своите натпревари. Во последниот натпревар за регуларниот дел на сезоната, Богдановиќ постигнал 29 поени во поразот од Торонто Репторс. Со скор 21 победа и 61 пораз, Нетси го освоиле претпоследното место на истокот и не избориле учество во плејофот. Сепак, за Богдановиќ ова била позитивна сезона бидејќи ги подобрил своите перформанси во однос на својата прва НБА сезона и во просек бележел по 11,2 поени и 3,2 скокови.
После солидните игри во предсезоната, новата НБА сезона ја отворил со 21 поен и 5 скока во поразот од Бостон, завршувајќи го натпреварот како најдобар стрелец. Постигнувајќи три тројки во натпреварот, тој стигнал до бројката од 223 погодени тројки за клубот од доаѓањето во 2014 година, соборувајќи уште еден од рекордите на Дражен Петорвиќ. Во февруари 2017, го напуштил Бруклин и се преселил во Вашингтон Визардс, иако за него владеел голем интерес и од други НБА екипи меѓу кои биле и актуелните шампиони Кливленд Кавалирс кои исто така биле во потрага за добар шутер, а Богдановиќ со просек од 14,2 поени по натпревар за време на сезоната 2016-2017 навистина бил тоа.
Вашингтон Визардс
На 22 февруари 2017 година, Богдановиќ бил разменет, заедно со Крис Мекалох во Вашингтон Визардс во замена за Ендрју Николсон, Маркус Торнтон и пик од првиот круг на НБА драфтот во 2017 година. На 1 март 2017, тој постигнал 27 поени во победата со 105–96 над Торонто Репторс. Четири дена подоцна, тој постигнал 15 од своите 27 поени и пет од своите рекордни осум тројки во еден натпревар во НБА кариерата, вклучувајќи ја и победничката, за време на четвртата четвртина од победата на Визардс со 115–114 над Орландо Меџик. На 7 март, тој постигнал 29 поени и постави рекорд на франшизата за слободни фрлања, реализирајќи 16 од 16 во победата од 131–127 над Финикс Санс.
Тој одиграл 26 НБА натпревари за Визардс за време на неговите пет месеци во Вашингтон и имал просек од 12,7 поени по натпревар во регуларниот дел од сезоната и 8,8 поени во плејофот, каде неговите стигнале до полуфиналето на источната конференција во кое загубиле од Бостон во седум натпревари.
Индијана Пејсерс
На 10 јули 2017 година, Богдановиќ потпишал со Индијана Пејсерс. Во своето деби за Пејсерси на отворањето на сезоната на 18 октомври 2017 година, Богдановиќ постигнал 14 поени во победата од 140–131 над неговиот поранешен клуб Бруклин Нетс. На 5 февруари 2018 година, тој постигнал рекордни за сезоната 29 поени во поразот со 111–102 од уште една негова поранешна екипа Вашингтон Визардс. На 5 март 2018 година, тој го израмнил својот најдобар резултат во сезоната со 29 поени во победата од 92–89 над Милвоки Бакс. Во натпреварот број 3 од плејоф серијата на Пејсерс против Кливленд Кавалирс во првото коло на источната конференција, Богдановиќ постигнал највисоки во кариерата 30 поени во еден плејоф натпревар, од кои 19 во второто полувреме, придонесувајќи за победата со 92–90 со која неговиот тим повел со 2-1. Сепак, Пејсерс ја загубиле серијата во седум натпревари.
На 1 декември 2018 година, Богдановиќ постигнал 27 поени во поразот со 111–110 од Сакраменто Кингс. На 2 февруари 2019 година, тој постигнал највисоки за сезоната 31 поен во победата од 95–88 над Мајами Хит, со што Индијана ја прекинала серијата од 4 порази по ред. На крајот на истиот месец, на 28 февруари, тој постигнал 37 поени во победата од 122–115 над Минесота Тимбервулфс.
Јута Џез
На 7 јули 2019 година, Богдановиќ потпишал четиригодишен договор вреден 73 милиони долари со Јута Џез, што го прави најплатен хрватски спортист на сите времиња. Тој погодил два шута за победа со звукот на сирената во првата сезона со Јута: на 8 ноември 2019 година, против Милвоки Бакс и на 9 февруари 2020 година против Хјустон Рокетс.
Детроит Пистонс
На 26 септември 2022 година, Богдановиќ бил разменет во Детроит Пистонс во замена за Кели Олиник, Сејбен Ли и парични трошоци.