Какво е полупроводник?

Полупроводникът е материал, който има определени уникални свойства по начина, по който реагира на електрически ток. Това е материал, който има много по-ниска устойчивост на потока на електрически ток в една посока, отколкото в друга. Електрическата проводимост на полупроводник е между тази на добър проводник (като мед) и тази на изолатор (като каучук). Оттук и името полупроводник. Полупроводникът също е материал, чиято електрическа проводимост може да бъде променена (наречена допинг) чрез промени в температурата, приложените полета или добавяне на примеси.

Докато полупроводникът не е изобретение и никой не е измислил полупроводника, има много изобретения, които са полупроводникови устройства. Откриването на полупроводникови материали позволи огромни и важни постижения в областта на електрониката. Нуждаехме се от полупроводници за миниатюризацията на компютрите и компютърните части. Нуждаехме се от полупроводници за производството на електронни части като диоди, транзистори и много фотоволтаични клетки.

Полупроводниковите материали включват елементите силиций и германий, както и съединенията галиев арсенид, оловен сулфид или индиев фосфид. Има много други полупроводници. Дори определени пластмаси могат да бъдат полупроводникови, което позволява пластмасови светодиоди (LED), които са гъвкави и могат да бъдат формовани до всяка желана форма.

Според д-р Кен Мелендорф в Newton's Ask a Scientist:

„Допинг“ е процедура, която прави полупроводници като силиций и германий готови за използване в диоди и транзистори. Полупроводниците в необработената си форма всъщност са електрически изолатори, които не се изолират много добре. Те образуват кристален модел, където всеки електрон има определено място. Повечето полупроводникови материали имат четири валентни електрони, четири електрона във външната обвивка. С поставянето на един или два процента от атоми с пет валентни електрона, като арсен, с четири валентни електронни полупроводника, като силиций, се случва нещо интересно. Няма достатъчно арсенови атоми, които да повлияят на цялостната кристална структура. Четири от петте електрона се използват по същия модел като за силиция. Петият атом не се вписва добре в структурата. Все още предпочита да виси близо до атома на арсена, но не се държи плътно. Много е лесно да го чукнете и да го изпратите по пътя през материала. Легиран полупроводник много повече прилича на проводник, отколкото на неотдаден полупроводник. Можете също така да допирате полупроводник с триелектронен атом като алуминий. Алуминият се вписва в кристалната структура, но сега в структурата липсва електрон. Това се нарича дупка. Придвижването на съседен електрон в дупката е нещо като придвижване на дупката. Поставянето на електронно легиран полупроводник (n-тип) с полупроводник, легиран с дупки (p-тип), създава диод. Други комбинации създават устройства като транзистори.

Терминът „полупроводникови“ е използван за първи път от Алесандро Волта през 1782г.

Майкъл Фарадей е първият човек, който наблюдава ефект на полупроводник през 1833г. Фарадей забеляза, че електрическата устойчивост на сребърен сулфид намалява с температурата. През 1874 г. Карл Браун открива и документира първия ефект на полупроводников диод. Браун наблюдава, че токът тече свободно само в една посока при контакта между метална точка и кристал на галена.

През 1901 г. е патентовано първото полупроводниково устройство, наречено „котешки мустаци“. Устройството е изобретено от Jagadis Chandra Bose. Котешки мустаци е точков контакт полупроводников изправител, използван за откриване на радиовълни.

Транзисторът е устройство, съставено от полупроводников материал. Джон Бардийн, Уолтър Братайн и Уилям Шокли са съизмислили това транзистор през 1947 г. в Bell Labs.

• Национална лаборатория Аргон. "Нютон - Питай учен." Интернет архив, 27 февруари 2015 г.