Puolijohde on aine, jonka johtavuus on johtimen ja eristeen välillä. Se ei ole puhtaassa tilassa kovin johtava, mutta sen johtavuutta voidaan säätää lisäämällä epäpuhtauksia (doping) tai muuttamalla lämpötilaa. Puolijohteiden tyypillinen edustaja on pii, jota käytetään laajalti elektronisten komponenttien valmistuksessa. Puolijohdeteknologia on nykyaikaisten elektronisten laitteiden kulmakivi, kuten älypuhelimet, tietokoneet, digitaalikamerat jne., jotka kaikki perustuvat puolijohdesiruihin. Lisäksi puolijohteet ovat erittäin tärkeitä myös energiakentässä, kuten puolijohdemateriaalit, jotka ovat aurinkokennojen ydin. Puolijohteiden sovellusalue kattaa myös LED-valaistuksen, lääketieteellisten laitteiden anturit ja tehoelektroniikkalaitteet, joilla on ollut suuri vaikutus moderniin teknologiaan ja jokapäiväiseen elämään.
Puolijohteiden määritelmä
1.1 Peruskäsitteet ja ominaisuudet
Puolijohteet ovat materiaaleja, jotka sijaitsevat johtimien ja eristeiden välissä, ja niiden johtavuus vaihtelee lämpötilan mukaan. Huoneenlämpötilassa puolijohteen resistanssiarvo on johtimen (kuten kupari tai hopea) ja eristimen (kuten kumi tai kvartsi) välillä. Sen ominaisuus on, että tietyissä olosuhteissa, kuten kuumennuksessa tai valolle altistumisessa, sen johtavuus paranee. Tämän ominaisuuden ansiosta puolijohteita käytetään laajalti elektronisissa laitteissa.
1.2 Vertailu johtimiin ja eristimiin
Johdin: Yleensä viittaa metalliin tai muuhun aineeseen, jolla on erittäin pieni resistanssiarvo ja joka voi helposti johtaa virtaa. Esimerkiksi kuparin ja hopean resistanssiarvot ovat 1,68 x 10 ^ -8 ja 1,59 x 10 ^ -8 ohmia metriä kohti 20 ° C:ssa.
Eristeet: Näillä materiaaleilla on erittäin korkeat vastusarvot ja ne ovat lähes johtamattomia. Esimerkiksi puhtaan kvartsin resistanssiarvo on noin 1x10 ^ 17 ohmia metriä kohti.
Puolijohde: Johtimien ja eristeiden välissä. Esimerkiksi puhtaan piin resistanssiarvo huoneenlämmössä on noin 2,3x10 ^ 3 ohmia metriä kohden, mutta sen vastusarvo laskee merkittävästi valolle tai kuumennukselle altistettuna.
