POOLJUHTMATERJALID JA NENDE KASUTAMINE Annika Mndla 12 B

POOLJUHTMATERJALID JA NENDE KASUTAMINE Annika Mändla 12 B

Sissejuhatus Materjalide tähtsus meie igapäevases elus on suurem. kui m seda tavaliselt tunnetame. Meie igapäevane elu töökeskond, transport ja riietus, sidevahendid ja käitumine kõik need on suuremal või vähemal määral mõjutatu materjalidest, nende kvaliteedist ja hinnast. Edusammud inimese elukeskonna muutmisel on otsese seotud tema võimega luua ja kasutada vajalike omaduste materjale. Näiteks, tänapäevaste, loodust vähem saastava autode loomine on olnud võimalik vaid tänu edusammude tehnoloogiates, mis on võimaldanud toota nii odavat tera kui ka teisi kõrgtemperatuurseid materjale kõrgemat

Tänapäeva arvutibuum on saanud võimalikuks va edusammude tõttu pooljuhtmaterjalide tehnoloogia mis on loonud eeldused kõrge puhtusastmega Si Ga. As monokristallide valmistamiseks.

● ● Pooljuhtideks nimetatakse aineid ja elemente, mille elektrijuhtivus on juhtide ja dielektrikute vahepeal. Pooljuht on elektronjuhtivusega keemiline aine, mi juhib elektrit paremini kui dielektrikud ja halvemin kui elektrijuhid. Pooljuhid on väga tundlikud välismõjude ja lisandi suhtes. Peamine iseärasus on elektrijuhtivuse järsk suurenemine temperatuuri kasvades. Pooljuhtide erijuhtivus toatemperatuuril on 10. . . 10– S/m.

Pooljuhtmaterjalid ei ole materjalide põhitüüp ei end toodangu mahult ega ka kristallstruktuurilt, kuid nad o saavutanud oma erilise koha materjalide nomeklatuuris tän enda mitmetele unikaalsetele omadustele. Elektriliselt omadustelt on pooljuhtmaterjalid vahepealse elektrijuhtidele ja isolaatoritele. Pooljuhtmaterjale iseloomustab suur parameetrite tundlikku väga väikeste lisandi sisalduste suhtes (10 -6 % ja väiksem Seetöttu pooljuhtmaterjale valmistatakse ja kasutatakse väg kõrge puhtusastmega (10 -9 % lisandeid) materjalidena.

Ehitus Enamikule tahketele kehadele, sealhulgas ka kasutatavatele pooljuhtmaterjalidele, on iseloomulik kristalliline ehitus. Kristallilise ehituse puhul paiknevad kõik aine aatomid ruumis kindlatel kohtadel ja on omavahel seotud Pooljuhtide kristall-struktuuris on aatomid seotud kovalentsete ehk kaheelktroniliste sidemetega. On iseloomulik, et kovalentsetest sidemetest osavõtvad valentselektronid kuuluva

Seetõttu võibkujutleda, et aatomi välisorbiidil on kaheksaelektroniline stabiilne struktuur. Kirjeldatudkovalentsete sidemetega struktuuri kujutatakse skemaatiliselt joonise 4. 1. kohase Taolise struktuuri juures on kõik elektronid tugevalt seotud tuumaga ja vabu elektrone, m oleks voolu tekitajaks ehk nn. laengukandjatek ei esine.

Sellist ideaalset struktuuri omavad keemiliselt puhtad pooljuhid absoluutse nulltemperatuuri juures (-273 °C). Säärases olukorras on kõik

Tähtsaim pool-juhtmaterjal on räni – Si. Tuntuma pooljuhtmaterjalid on veel germaanium, räni, selee galliumarseniid jt. Räni (Si) on mittemetall, mida leidub looduses kvartsis ja ka paljudes ühendites. Maakoores leidub seda 27. 6%. Räni sulamistemperatuur on 1415 °C. Kõik põhilised pooljuhtmaterjalid kuuluvad Mendelejevi tabeli 4. rühma ja neil on elektronstruktuuri väliskihis 4 elektroni, mis on pooljuhtidele tüüpiline.

Pooljuhtmaterjalide areng on teinud võimalikuk mikroelektroonika ja arvutustehnika tänapäevas buumi. Tänapäeva lauaarvuti protsessorid sisaldava ligi 10 000 elementi üksikelemendi mõõtmeteg < 0, 2 µm. Kusjuures viimase 30 aasta jooksul o aktiivelementide arv pooljuhtintegraalskeemide kahekordistunud iga 18 kuuga ja protsessori töökindlus suureneb üha kiirenevas tempos

LED ● Valgusdiood ehk LED (inglise k. Light-Emitting Diode) on pooljuhtvalgusallikas. Valgusdioodi põhiosaks on legeeritud pooljuhtmaterjal. Valgus eraldub p-n siirdega pooljuhist pärivoolu läbi lastes kui elektronide ja aukude rekombineerumisel eralduvad valguseosakesed ehk footonid. Seda nähtust nimetatakse elektroluminestsentsiks.

● Raadiosaatja valmistamisel kasutatud kõik aktiivse komponendid on valmistatud pooljuhtmaterjalidest ja kõrge pakkimistihedusega integraallülitustest.

The end