Poluvodič je materijal koji ima određena jedinstvena svojstva u načinu reagiranja na električnu struju. To je materijal koji ima znatno niži otpor protoka električna struja u jednom smjeru nego u drugom. Električna vodljivost poluvodiča je između dobrog vodiča (poput bakra) i izolatora (poput gume). Otuda i naziv poluvodič. Poluprovodnik je također materijal čija se električna vodljivost može mijenjati (naziva se dopingom) promjenama temperature, primijenjenih polja ili dodavanjem nečistoća.
Iako poluvodič nije izum i nitko nije izumio poluvodič, postoji mnogo izuma koji su poluvodički uređaji. Otkrivanje poluvodičkih materijala omogućilo je ogroman i važan napredak na polju elektronike. Potrebni su nam poluvodiči za minijaturizaciju računala i dijelova računala. Potrebni su nam poluvodiči za proizvodnju elektroničkih dijelova poput dioda, tranzistora i mnogih fotonaponske stanice.
Poluvodički materijali uključuju elemente silicij i germanij, a spojeve galijev arsenid, olovni sulfid ili indijev fosfid. Postoje i mnogi drugi poluvodiči. Čak i određena plastika može biti poluvodička, što omogućava plastične diode (LED) koje su fleksibilne i mogu se oblikovati u bilo koji željeni oblik.
Što je doping elektrona?
Prema dr. Ken Mellendorfu na Newtonova pita znanstvenika:
"Doping" je postupak koji poluvodiče poput silicija i germanija čini spremnim za upotrebu u diodama i tranzistorima. Poluvodiči u svom nedopustivom obliku zapravo su električni izolatori koji se ne izoliraju baš dobro. Oni tvore kristalni uzorak gdje svaki elektron ima određeno mjesto. Većina poluvodičkih materijala ima četiri valentni elektroni, četiri elektrona u vanjskoj ljusci. Stavljanjem jednog ili dva posto atoma s pet valentnih elektrona, poput arsena, s četiri valentna elektronska poluvodiča, poput silicija, događa se nešto zanimljivo. Nema dovoljno atoma arsena da utječu na cjelokupnu kristalnu strukturu. Četiri od pet elektrona koriste se po istom obrascu kao i za silicij. Peti atom ne uklapa se dobro u strukturu. Još se preferira da visi blizu atoma arsena, ali ne drži se čvrsto. Vrlo je lako srušiti ga i poslati na njega kroz materijal. Dopirani poluvodič mnogo je više poput vodiča nego nedopustivog poluvodiča. Također možete drogirati poluvodič s atomom tri elektrona, poput aluminija. Aluminij se uklapa u kristalnu strukturu, ali sada strukturi nedostaje elektron. To se naziva rupa. Pokretanje susjednog elektrona u rupu na neki je način nalik na pomicanje rupe. Stavljanjem elektronski poluprovodnika (n-tipa) s poluvodičem s rupom dovodom (p-tip) stvara se dioda. Ostale kombinacije stvaraju uređaje poput tranzistora.
Povijest poluvodiča
Izraz "poluvodiča" prvi put su koristili Alessandro Volta 1782. god.
Michael Faraday bila je prva osoba koja je 1833. uočila efekt poluvodiča. Faraday je opazio da se električni otpor srebrnog sulfida smanjuje s temperaturom. Karl Braun je 1874. godine otkrio i dokumentirao prvi efekt poluvodičke diode. Braun je opazio da struja slobodno teče samo u jednom smjeru na mjestu kontakta između metalne točke i kristala galene.
Godine 1901. patentiran je prvi uređaj s poluvodičem, nazvan "mačji šapice". Uređaj je izumio Jagadis Chandra Bose. Mačkaste oštrice bile su poluvodički ispravljači koji se koriste za otkrivanje radio valova.
Tranzistor je uređaj sastavljen od poluvodičkog materijala. John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley svi su izmislili tranzistor 1947 u Bell Labs.
Izvor
- Argonne National Laboratory. "NEWTON - pitajte znanstvenika." Internetska arhiva, 27. veljače 2015.