Mis on pooljuht ja millega seda süüakse?
Pooljuht- materjal, ilma milleta pole mõeldav kaasaegne tehnika- ja elektroonikamaailm. Pooljuhid avaldada teatud tingimustel metallide ja mittemetallide omadusi. Elektrilise eritakistuse osas asuvad pooljuhid vahepealsel positsioonil heade juhtide ja dielektrikute vahel. Pooljuht erineb juhtidest erijuhtivuse tugeva sõltuvuse poolest lisandite elementide (lisandielementide) olemasolust kristallvõres ja nende elementide kontsentratsioonist, samuti temperatuurist ja kokkupuutest erinevat tüüpi kiirgusega.
Pooljuhi põhiomadus- elektrijuhtivuse suurenemine temperatuuri tõustes.
Pooljuhid on ained, mille ribavahemik on mitme elektronvoldi (eV) suurusjärgus. Näiteks teemanti võib liigitada laia vahega pooljuhtideks ja indiumarseniidi kitsa vahega pooljuhtideks. Ribavahe on juhtivusriba põhja ja valentsriba ülaosa vahelise energiapilu laius, milles elektronil ei ole lubatud olekuid.
Ribavahe suurus on oluline valgusdioodides ja pooljuhtlaserites valguse tekitamisel ning määrab kiiratavate footonite energia.
Pooljuhtide hulka kuuluvad paljud keemilised elemendid: Si räni, Ge germaanium, As arseen, Se seleen, Te telluur jt, aga ka kõikvõimalikud sulamid ja keemilised ühendid, näiteks: ränijodiid, galliumarseniid, elavhõbetelluriit jne). Üldiselt on peaaegu kõik anorgaanilised ained meid ümbritsevas maailmas pooljuhid. Looduses levinuim pooljuht on räni, mis moodustab ligikaudsete hinnangute kohaselt ligi 30% maakoorest.
Sõltuvalt sellest, kas lisandielemendi aatom annab elektroni ära või haarab selle kinni, nimetatakse lisandi aatomeid doonor- või aktseptor-aatomiteks. Lisandielemendi aatomi doonor- ja aktseptoromadused sõltuvad ka sellest, millist kristallvõre aatomit see asendab ja millisele kristallograafilisele tasapinnale see asetseb.
Nagu eespool mainitud, sõltuvad pooljuhtide juhtivusomadused tugevalt temperatuurist ja kui temperatuur jõuab absoluutse nullini (-273 ° C), on pooljuhtidel dielektrikute omadused.
Juhtivuse tüübi järgi jagatakse pooljuhid n-tüüpi ja p-tüüpi
n-tüüpi pooljuht
Juhtivuse tüübi järgi jagatakse pooljuhid n-tüüpi ja p-tüüpi.
N-tüüpi pooljuht on lisandina ja juhib elektrivoolu nagu metallid. Lisandelemente, mida lisatakse pooljuhtidele n-tüüpi pooljuhtide tootmiseks, nimetatakse doonorielementideks. Mõiste "n-tüüp" pärineb sõnast "negatiivne", mis viitab vaba elektroni poolt kantud negatiivsele laengule.
Laengu ülekandmise protsessi teooriat kirjeldatakse järgmiselt:
Neljavalentsele Si-ränile lisatakse lisandelement, viievalentne arseen. Interaktsiooni käigus astub iga arseeniaatom räni aatomitega kovalentsesse sidemesse. Kuid alles jääb viies vaba arseeniaatom, millel pole kohta küllastunud valentssidemetes ja see liigub elektronide kaugemale orbiidile, kus elektroni eemaldamiseks aatomist on vaja vähem energiat. Elektron murdub lahti ja muutub vabaks, võimeline kandma laengut. Seega teostab laengu ülekandmist elektron, mitte auk, see tähendab, et seda tüüpi pooljuhid juhivad elektrivoolu nagu metallid.
Antimon Sb parandab ka ühe olulisema pooljuhi – germaanium Ge omadusi.
p-tüüpi pooljuht
P-tüüpi pooljuhte iseloomustab lisaks lisandialusele ka juhtivuse auklik olemus. Lisandeid, mis sel juhul lisatakse, nimetatakse aktseptori lisanditeks.
"p-tüüp" pärineb sõnast "positiivne", mis viitab enamuse kandjate positiivsele laengule.
Näiteks pooljuhile, neljavalentsele Si-ränile, lisatakse väike kogus kolmevalentseid indiumi aatomeid. Meie puhul on indium lisandelement, mille aatomid loovad kovalentse sideme kolme naaberräni aatomiga. Kuid ränil on üks vaba side, samas kui indiumiaatomil pole valentselektroni, nii et see haarab naaberräni aatomite vahelisest kovalentsest sidemest valentselektroni ja muutub negatiivselt laetud iooniks, moodustades nn augu ja vastavalt ka augu. üleminek.
Sama skeemi kohaselt annab In ndium Ge germaaniumile augujuhtivuse.
Pooljuhtelementide ja -materjalide omaduste uurimine, juhi ja pooljuhi kokkupuuteomaduste uurimine, pooljuhtmaterjalide valmistamise katsetamine, O.V. Losev lõi moodsa LED-i prototüübi 1920. aastatel.
Selles artiklis pole midagi erakordselt olulist ega huvitavat, vaid vastus mannekeenide lihtsale küsimusele: millised on peamised omadused, mis eristavad pooljuhte metallidest ja dielektrikutest?
Pooljuhid on materjalid (kristallid, polükristallilised ja amorfsed materjalid, elemendid või ühendid), millel on ribapilu (juhtivusriba ja valentsriba vahel).
Elektroonilised pooljuhid on kristallid ja amorfsed ained, mis elektrijuhtivuse poolest asuvad metallide (σ = 10 4 ÷10 6 Ohm -1 cm -1) ja dielektrikute (σ = 10 -10 ÷10 -20 oomi) vahel. 1 cm -1). Juhtivuse antud piirväärtused on aga väga meelevaldsed.
Ribateooria võimaldab sõnastada kriteeriumi, mis võimaldab jagada tahked ained kahte klassi - metallideks ja pooljuhtideks (isolaatoriteks). Metalle iseloomustab vabade tasemete olemasolu valentsribas, kuhu elektronid võivad liikuda, saades lisaenergiat näiteks elektriväljas kiirenduse tõttu. Metallide eripäraks on see, et maapealses, ergastamata olekus (0 K juures) on neil juhtivuselektronid, s.o. elektronid, mis osalevad korrapärases liikumises välise elektrivälja mõjul.
Pooljuhtides ja isolaatorites temperatuuril 0 K on valentsriba täielikult asustatud ja juhtivusriba eraldatakse sellest ribapiluga ega sisalda kandjaid. Seetõttu ei ole mitte liiga tugev elektriväli võimeline valentsribas paiknevaid elektrone tugevdama ja juhtivusribale üle kandma. Teisisõnu, sellised kristallid 0 K juures peaksid olema ideaalsed isolaatorid. Kui temperatuur tõuseb või sellist kristalli kiiritatakse, võivad elektronid absorbeerida soojus- või kiirgusenergia kvante, mis on piisav juhtivusriba liikumiseks. Selle ülemineku ajal tekivad valentsriba augud, mis võivad samuti osaleda elektri ülekandes. Tõenäosus, et elektron liigub valentsribast juhtivusriba, on võrdeline ( -Eg/ kT), Kus Eg - keelatud tsooni laius. Suure väärtusega Eg (2-3 eV) osutub see tõenäosus väga väikeseks.
Seega on ainete jagamisel metallideks ja mittemetallideks väga kindel alus. Seevastu mittemetallide jagamisel pooljuhtideks ja dielektrikuteks sellist alust ei ole ja see on puhtalt tingimuslik.
Varem arvati, et ribavahega aineid võib liigitada dielektrikuteks Eg≈ 2÷3 eV, kuid hiljem selgus, et paljud neist on tüüpilised pooljuhid. Veelgi enam, näidati, et olenevalt ühe komponendi lisandite või liigsetest (üle stöhhiomeetrilise koostise) aatomite kontsentratsioonist võib sama kristall olla nii pooljuht kui ka isolaator. See kehtib näiteks teemandi, tsinkoksiidi, galliumnitriidi jne kristallide kohta. Isegi sellised tüüpilised dielektrikud nagu baarium- ja strontsiumtitanaadid, aga ka rutiil omandavad osalisel redutseerimisel pooljuhtide omadused, mis on seotud liigsete metalliaatomite ilmnemisega neis.
Teatud tähendus on ka mittemetallide jaotusel pooljuhtideks ja dielektrikuteks, kuna on teada mitmeid kristalle, mille elektroonilist juhtivust ei saa märgatavalt suurendada ei lisandite sisseviimise ega valgustamise või kuumutamisega. Selle põhjuseks on kas fotoelektronide väga lühike eluiga või sügavate lõksude olemasolu kristallides või elektronide väga väike liikuvus, s.t. nende triivimise kiirus elektriväljas on äärmiselt väike.
Elektrijuhtivus on võrdeline kontsentratsiooniga n, laenguga e ja laengukandjate liikuvusega. Seetõttu on erinevate materjalide juhtivuse temperatuurisõltuvus määratud näidatud parameetrite temperatuurisõltuvustega. Kõigi elektrooniliste juhtmete eest tasu e konstantne ja temperatuurist sõltumatu. Enamikus materjalides väheneb liikuvusväärtus temperatuuri tõustes tavaliselt veidi, mis on tingitud liikuvate elektronide ja fonoonide kokkupõrgete intensiivsuse suurenemisest, s.t. elektronide hajumise tõttu kristallvõre vibratsiooni tõttu. Seetõttu on metallide, pooljuhtide ja dielektrikute erinev käitumine seotud peamiselt laengukandjate kontsentratsiooni ja selle sõltuvusega temperatuurist:
1) metallides on laengukandjate kontsentratsioon n kõrge ja muutub temperatuurimuutustega veidi. Elektrijuhtivuse võrrandis sisalduv muutuja on liikuvus. Ja kuna liikuvus temperatuuri tõustes veidi väheneb, väheneb ka elektrijuhtivus;
2) pooljuhtides ja dielektrikutes n tavaliselt tõuseb plahvatuslikult koos temperatuuriga. See kiire kasv n annab juhtivuse muutustele suurema panuse kui liikuvuse vähenemine. Seetõttu suureneb elektrijuhtivus temperatuuri tõustes kiiresti. Selles mõttes võib dielektrikuid pidada teatud piiravaks juhuks, kuna tavatemperatuuril on väärtus n nendes ainetes on äärmiselt väike. Kõrgetel temperatuuridel jõuab üksikute dielektrikute juhtivus tänu suurenemisele pooljuhtide tasemele. n. Täheldatakse ka vastupidist – madalatel temperatuuridel muutuvad osad pooljuhid isolaatoriteks.
Bibliograafia
- West A. Tahkete ainete keemia. 2. osa Per. inglise keelest - M.: Mir, 1988. - 336 lk.
- Kaasaegne kristallograafia. T.4. Kristallide füüsikalised omadused. - M.: Nauka, 1981.
Keemiateaduskonna rühma 501 õpilased: Bezzubov S.I., Vorobjova N.A., Efimov A.A.
Elektroonikatehnoloogias kasutatakse üha enam pooljuhtseadmeid, millel on mitmeid omadusi, mis muudavad nende kasutamise eelistatavamaks vaakumseadmetele. Viimastel aastatel, mida iseloomustab pooljuhtelektroonika areng, on välja töötatud seadmeid, mis põhinevad uutel füüsikalistel põhimõtetel.
Pooljuhtide hulka kuuluvad paljud keemilised elemendid, nagu räni, germaanium, indium, fosfor jne, enamik oksiide, sulfiide, seleniide ja telluriide, mõned sulamid ja mitmed mineraalid. Akadeemik A.F. Ioffe sõnul on pooljuhid peaaegu kogu meid ümbritsev anorgaaniline maailm.
Pooljuhid on kristalsed, amorfsed ja vedelad. Pooljuhttehnoloogias kasutatakse tavaliselt ainult kristalseid pooljuhte (üksikkristallid, mille lisanditega ei ole rohkem kui üks lisandi aatom 1010 põhiaine aatomi kohta). Tavaliselt hõlmavad pooljuhid aineid, mis elektrijuhtivuse poolest asuvad metallide ja dielektrikute vahel (seega ka nende nimetus). Toatemperatuuril jääb nende elektri erijuhtivus vahemikku 10-8 kuni 105 S/m (metallidel - 106-108 S/m, dielektrikutel - 10-8-10-13 S/m). Pooljuhtide peamine omadus on elektrijuhtivuse suurenemine temperatuuri tõustes (metallide puhul see langeb). Pooljuhtide elektrijuhtivus sõltub oluliselt välismõjudest: kuumenemisest, kiiritusest, elektri- ja magnetväljadest, rõhust, kiirendusest, aga ka väikeste lisandite sisaldusest. Pooljuhtide omadusi selgitatakse hästi tahkete ainete ribateooria abil.
Kõikide ainete aatomid koosnevad tuumast ja elektronidest, mis liiguvad suletud orbiidil ümber tuuma. Aatomis olevad elektronid on rühmitatud kestadeks. Peamised pooljuhtseadmete loomiseks kasutatavad pooljuhid - räni ja germaanium - on tetraeedrilise kristallvõrega (on korrapärase kolmnurkse püramiidi kujuga) (joon. 16.1). Ge-struktuuri projektsioon tasapinnale on näidatud joonisel fig. 16.2. Iga valentselektron, st elektron, mis asub aatomi välisel, täitmata kestal, ei kuulu kristallis mitte ainult enda, vaid ka naaberaatomi tuumasse. Kõik kristallvõre aatomid paiknevad üksteisest samal kaugusel ja on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega (kahe aatomi valentselektronide paari vahelist sidet nimetatakse kovalentseks; seda on kujutatud joonisel 16.2 kahe joonega). Need ühendused on tugevad; Nende purustamiseks peate rakendama energiat väljastpoolt.
Elektroni energia W on diskreetne ehk kvantiseeritud, seega saab elektron liikuda ainult tema energiale vastaval orbiidil. Elektronide energia võimalikke väärtusi saab diagrammil esitada energiatasemete järgi (joonis 16.3). Mida kaugemal on orbiit tuumast, seda suurem on elektroni energia ja seda kõrgem on tema energiatase. Energiatasemed on eraldatud tsoonidega II, mis vastavad elektronide keelatud energiale (keelatud tsoonid). Kuna tahkis asuvad naaberaatomid üksteisele väga lähedal, põhjustab see energiatasemete nihkumist ja lõhenemist, mille tulemusena tekivad energiaribad, mida nimetatakse lubatud ribadeks (I, III, IV joonisel 16.3). Lubatud ribade laius on tavaliselt mitu elektronvolti. Energiaribas on lubatud tasemete arv võrdne aatomite arvuga kristallis. Iga lubatud tsoon hõivab teatud energiapiirkonna ja seda iseloomustavad minimaalsed ja maksimaalsed energiatasemed, mida nimetatakse vastavalt tsooni põhjaks ja laeks.
Lubatud tsoone, milles elektrone pole, nimetatakse vabadeks (I). Vabatsooni, kus temperatuuril 0 K ei ole elektrone, kuid kõrgemal temperatuuril võivad need esineda, nimetatakse juhtivusribaks.
See asub valentsriba (III) kohal - täidetud ribade ülemine osa, milles kõik energiatasemed on hõivatud elektronidega temperatuuril 0 K.
Ribateoorias põhineb tahkete ainete jaotus metallideks, pooljuhtideks ja isolaatoriteks valents- ja juhtivusribade vahelisel ribalaiusel ning lubatud energiaribade täitumisastmel (joonis 16.4). Ribavahet ΔWa nimetatakse sisemise elektrijuhtivuse aktiveerimisenergiaks. Metalli puhul ΔWa = 0 (joon. 16.4, a); tinglikult on ΔWa ≤ 2 eV juures kristall pooljuht (joonis 16.4,6), ΔWa ≥ 2 eV juures dielektrik (joonis 16.4, c). Kuna ΔWa väärtus pooljuhtides on suhteliselt väike, piisab, kui anda elektronile soojusliikumise energiaga võrreldav energia, et see liiguks valentsribalt juhtivusribale. See seletab pooljuhtide eripära – elektrijuhtivuse suurenemist temperatuuri tõustes.
Pooljuhtide elektrijuhtivus. Sisemine elektrijuhtivus. Et ainel oleks elektrijuhtivus, peab see sisaldama vabu laengukandjaid. Sellised laengukandjad metallides on elektronid. Pooljuhid sisaldavad elektrone ja auke.
Vaatleme sisemiste pooljuhtide (i-tüüpi) elektrijuhtivust, s.o aineid, mis ei sisalda lisandeid ja millel pole kristallvõre struktuurseid defekte (tühjad kohad, võre nihked jne) Temperatuuril 0 K tekib ei ole sellises pooljuhis vabu laengukandjaid. Temperatuuri tõustes (või muude energeetiliste mõjude, nt valgustuse) tõttu võivad aga osa kovalentseid sidemeid katkeda ja valentselektronid võivad vabanedes oma aatomist eemalduda (joonis 16.5). Elektroni kadumine muudab aatomi positiivseks iooniks. Sidemetes, kohta, kus elektron varem asus, tekib vaba ("vaba") ruum - auk. Augu laeng on positiivne ja absoluutväärtuses võrdne elektroni laenguga.
Vaba ruumi - auku - saab täita naaberaatomi valentselektron, mille asemele tekib kovalentsesse sidemesse uus auk jne. Seega samaaegselt valentselektronide liikumisega hakkavad liikuma ka augud. Tuleb meeles pidada, et kristallvõres on aatomid sõlmedes "jäigalt" fikseeritud. Elektroni lahkumine aatomist viib ionisatsioonini ja sellele järgnev augu liikumine tähendab "paigalseisvate" aatomite vahelduvat ionisatsiooni. Kui elektrivälja pole, läbivad juhtivuselektronid kaootilise soojusliikumise. Kui pooljuht asetada välisesse elektrivälja, hakkavad elektronid ja augud, jätkates kaootilises soojusliikumises osalemist, välja mõjul liikuma (triivima), mis tekitab elektrivoolu. Sellisel juhul liiguvad elektronid vastu elektrivälja suunda ja augud, nagu positiivsed laengud, liiguvad välja suunas. Kovalentsete sidemete katkemisel tekkivat pooljuhtide elektrijuhtivust nimetatakse sisemiseks elektrijuhtivuseks.
Pooljuhtide elektrijuhtivust saab selgitada ka ribateooria abil. Selle kohaselt on valentsriba kõik energiatasemed temperatuuril 0 K hõivatud elektronidega. Kui elektronidele antakse väljastpoolt energia, mis ületab aktiveerimisenergia ΔWa, siis osa valentselektrone liigub juhtivusriba, kus nad saavad vabaks ehk juhtivuselektronideks. Elektronide valentsribalt lahkumise tõttu tekivad sellesse augud, mille arv on loomulikult võrdne lahkunud elektronide arvuga. Augud võivad olla hõivatud elektronidega, mille energia vastab valentsriba tasemete energiale. Järelikult valentsribas põhjustab elektronide liikumine aukude liikumist vastupidises suunas. Kuigi elektronid liiguvad valentsribas ringi, on tavaliselt mugavam arvestada aukude liikumist.
Juhtivuselektron-juhtivusava paari moodustumise protsessi nimetatakse laengukandjate paari tekkeks (1 joonisel 16.6). Võib öelda, et pooljuhi sisemine elektrijuhtivus on elektrijuhtivus, mis on põhjustatud juhtivuse elektron-juhtivusaugu paaride tekkest. Saadud elektron-augu paarid võivad kaduda, kui auk täidetakse elektroniga: elektron muutub vabaks ja kaotab liikumisvõime ning aatomiiooni liigne positiivne laeng neutraliseerub. Sel juhul kaovad korraga nii auk kui elektron. Elektroni ja augu taasühendamise protsessi nimetatakse rekombinatsiooniks (2 joonisel 16.6). Rekombinatsiooni võib vastavalt ribateooriale käsitleda kui elektronide üleminekut juhtivusribalt valentsriba vabadesse kohtadesse. Pange tähele, et elektronide üleminekuga kõrgemalt energiatasemelt madalamale kaasneb energia vabanemine, mis kas kiirgub valguskvantide (footonite) kujul või kandub kristallvõresse termiliste vibratsioonide (fonoonide) kujul. ). Laengukandjate paari keskmist eluiga nimetatakse kandja elueaks. Keskmist vahemaad, mille laengukandja oma eluea jooksul läbib, nimetatakse laengukandja difusioonipikkuseks (Lр, – aukude puhul, Ln – elektronide puhul).
Konstantsel temperatuuril (ja muude välismõjude puudumisel) on kristall tasakaaluseisundis: genereeritud laengukandjate paaride arv on võrdne rekombineeritud paaride arvuga. Laengukandjate arv ruumalaühikus ehk nende kontsentratsioon määrab erielektrijuhtivuse väärtuse. Sisemise pooljuhi puhul on elektronide kontsentratsioon ni võrdne augu kontsentratsiooniga pi (ni = pi).
Lisandite elektrijuhtivus. Kui pooljuhti lisatakse lisand, on sellel lisaks oma elektrijuhtivusele ka lisand. Lisandite elektrijuhtivus võib olla elektrooniline või auk. Vaatleme näiteks juhtumit, kui puhtasse germaaniumisse (nelevalentne element) lisatakse viievalentse elemendi lisandit, näiteks arseeni (joonis 16.7, a). Arseeni aatom on germaaniumi kristallvõres seotud kovalentsete sidemetega. Kuid sidemes saab osaleda ainult neli arseeni valentselektroni ja viies elektron osutub "ekstra", vähem tugevalt arseeni aatomiga seotud. Selle elektroni aatomi küljest lahtirebimiseks on vaja palju vähem energiat, mistõttu võib see juba toatemperatuuril muutuda juhtivuselektroniks, jätmata kovalentsesse sidemesse auku. Seega ilmub kristallvõre kohta positiivselt laetud lisandi ioon ja kristallisse ilmub vaba elektron. Lisandeid, mille aatomid loovutavad vabu elektrone, nimetatakse doonoriteks.
Joonisel fig. Joonisel 16.7b on näidatud doonorlisandiga pooljuhi energiaribade diagramm. Juhtivusriba põhja lähedal asuvas ribapilus tekib lubatud energiatase (lisandi, doonor), millel asuvad 0 K lähedasel temperatuuril “lisa” elektronid. Elektroni ülekandmine lisanditasemelt juhtivusribale nõuab vähem energiat kui elektroni ülekandmine valentsribalt. Kaugust doonori tasemest juhtivusriba põhjani nimetatakse doonorite ionisatsiooni (aktivatsiooni) energiaks ΔWand.
Doonorlisandi sisestamine pooljuhti suurendab oluliselt vabade elektronide kontsentratsiooni, samas kui aukude kontsentratsioon jääb samaks, mis oli natiivses pooljuhis. Sellises lisandiga pooljuhis on elektrijuhtivus tingitud peamiselt elektronidest, seda nimetatakse elektrooniliseks ja pooljuhte nimetatakse n-tüüpi pooljuhtideks. N-tüüpi pooljuhtide elektronid on enamuslaengukandjad (nende kontsentratsioon on kõrge) ja augud on vähemuskandjad.
Kui germaaniumi sisestatakse kolmevalentse elemendi (näiteks indium) lisand, siis ei piisa ühest elektronist, et indium moodustaks germaaniumiga kaheksaelektronilise kovalentse sideme. Üks ühendus jääb tühjaks. Temperatuuri kergel tõusul võib naabruses asuva germaaniumi aatomi elektron liikuda täitmata valentssidemesse, jättes selle asemele augu (joon. 16.8, a), mida saab täita ka elektroniga jne. tundub, et auk pooljuhis liigub. Lisandi aatom muutub negatiivseks iooniks. Lisandeid, mille aatomid on ergastatuna võimelised vastu võtma valentselektrone naaberaatomitelt, tekitades neisse augu, nimetatakse aktseptoriteks või aktseptoriteks.
Joonisel fig. Joonisel 16.8b on kujutatud aktseptori lisandiga pooljuhi energiaribade skeem. Lisandite energiatase (aktseptor) luuakse valentsriba ülaosa lähedal asuvas ribavahes. 0 K lähedasel temperatuuril on see tase vaba, temperatuuri tõustes võib selle hõivata valentsribas olev elektron, millesse pärast elektroni lahkumist tekib auk. Kaugust valentsriba tipust aktseptori tasemeni nimetatakse aktseptorite ionisatsiooni (aktivatsiooni) energiaks ΔWа. Aktseptori lisandi sisestamine pooljuhti suurendab oluliselt aukude kontsentratsiooni, samal ajal kui elektronide kontsentratsioon jääb samaks, mis oli natiivses pooljuhis. Selles lisandiga pooljuhis tuleneb elektrijuhtivus peamiselt aukudest, seda nimetatakse aukjuhtivuseks ja pooljuhte p-tüüpi pooljuhtideks. P-tüüpi pooljuhtide puhul on augud enamuslaengukandjad ja elektronid vähemuslaengukandjad.
Lisandite pooljuhtides on koos lisandi elektrijuhtivusega ka sisemine juhtivus, mis on tingitud vähemuskandjate olemasolust. Vähemuskandjate kontsentratsioon lisandipooljuhis väheneb sama palju kordi, kui enamuskandjate kontsentratsioon suureneb, seetõttu kehtib n-tüüpi pooljuhtide puhul seos nnpn = nipi = ni2 = pi2 ja p-tüüpi pooljuhtide puhul on seos ppnp = ni2 = pi2, kus nn ja pn on enamuskandjate kontsentratsioon ning pp ja np vähemuslaengukandjate kontsentratsioonid vastavalt n- ja p-tüüpi pooljuhis.
Lisandite pooljuhtide elektrilise erijuhtivuse määrab enamuskandjate kontsentratsioon ja mida suurem on nende kontsentratsioon. Praktikas tuleb sageli ette juhtumeid, kui pooljuht sisaldab nii doonor- kui aktseptorlisandeid. Seejärel määrab elektrijuhtivuse tüübi lisand, mille kontsentratsioon on suurem. Pooljuhti, milles Nd doonorite ja Na aktseptorite kontsentratsioonid on võrdsed (Nd = Na)), nimetatakse kompenseerituks.
Koos elektrijuhtidega on looduses palju aineid, mille elektrijuhtivus on oluliselt väiksem kui metalljuhtidel. Selliseid aineid nimetatakse pooljuhtideks.
Pooljuhtide hulka kuuluvad: mõned keemilised elemendid, nagu seleen, räni ja germaanium, väävliühendid, nagu talliumsulfiid, kaadmiumsulfiid, hõbesulfiid, karbiidid, nagu karborund,süsinik (teemant),boor, hall tina, fosfor, antimon, arseen, telluur, jood ja mitmed ühendid, mis sisaldavad vähemalt ühte perioodilise süsteemi 4.–7. rühma elementidest. On ka orgaanilisi pooljuhte.
Pooljuhi elektrijuhtivuse olemus sõltub pooljuhi alusmaterjalis esinevate lisandite tüübist ja selle komponentide valmistamise tehnoloogiast.
Pooljuht on aine, mille väärtus on 10 -10 - 10 4 (oomi x cm) -1, mis nende omaduste järgi asub juhi ja isolaatori vahel. Juhtide, pooljuhtide ja isolaatorite erinevus ribateooria järgi on järgmine: puhastes pooljuhtides ja elektroonilistes isolaatorites on täidetud riba (valentsi) ja juhtivusriba vahel energiavahe.
Miks pooljuhid juhivad voolu?
Pooljuhil on elektrooniline juhtivus, kui selle lisandiaatomite välised elektronid on nende aatomite tuumadega suhteliselt nõrgalt seotud. Kui seda tüüpi pooljuhis luuakse elektriväli, siis selle välja jõudude mõjul lahkuvad pooljuhi lisandiaatomite väliselektronid oma aatomite piiridest ja muutuvad vabadeks elektronideks.
Vabad elektronid tekitavad pooljuhis elektrivälja jõudude mõjul elektrijuhtivusvoolu. Järelikult on elektrivoolu olemus elektroonilise juhtivusega pooljuhtides sama, mis metalljuhtides. Kuid kuna pooljuhi ruumalaühikus on mitu korda vähem vabu elektrone kui metalljuhi ruumalaühikus, on loomulik, et kõigis muudes identsetes tingimustes on pooljuhi vool kordades väiksem kui pooljuhis. metallist juht.
Pooljuhil on aukjuhtivus, kui selle lisandiaatomid mitte ainult ei loobu oma välistest elektronidest, vaid, vastupidi, kipuvad pooljuhi põhiaine aatomitelt elektrone kinni püüdma. Kui lisandi aatom võtab põhiaine aatomist elektroni, siis viimases moodustub midagi elektroni vaba ruumi taolist - "auk".
Pooljuhi aatomit, mis on kaotanud elektroni, nimetatakse "elektroniauguks" või lihtsalt "auguks". Kui “auk” on täidetud naaberaatomilt ülekantud elektroniga, siis see elimineeritakse ja aatom muutub elektriliselt neutraalseks ning “auk” nihkub elektroni kaotanud naaberaatomile. Järelikult, kui "augu" juhtivusega pooljuht puutub kokku elektriväljaga, nihkuvad "elektronaugud" selle välja suunas.
Eelarvamus "elektroniaukud" elektrivälja suunas on sarnased positiivsete elektrilaengute liikumisega väljas ja esindavad seetõttu elektrivoolu nähtust pooljuhis.
Pooljuhte ei saa nende elektrijuhtivuse mehhanismi järgi rangelt eristada, kuna koos"Auku" juhtivuse korral võib antud pooljuht ühel või teisel määral omada ka elektroonilist juhtivust.
Pooljuhte iseloomustavad järgmised omadused:
juhtivuse tüüp (elektrooniline - n-tüüpi, auk - p-tüüpi);
takistus;
laengukandjate eluiga (vähemus) või difusiooni pikkus, pinna rekombinatsiooni kiirus;
dislokatsiooni tihedus.
Räni on kõige levinum pooljuhtmaterjal
Temperatuuril on oluline mõju pooljuhtide omadustele. Selle suurenemine viib valdavalt takistuse vähenemiseni ja vastupidi, st pooljuhte iseloomustab negatiivse olemasolu . Absoluutse nulli lähedal muutub pooljuht isolaatoriks.
Pooljuhid on paljude seadmete aluseks. Enamasti tuleb need saada üksikute kristallide kujul. Määratud omaduste andmiseks legeeritakse pooljuhte erinevate lisanditega. Lähtepooljuhtmaterjalide puhtusele esitatakse suuremaid nõudmisi.
Pooljuhid on leidnud kõige laiemat rakendust kaasaegses tehnoloogias, neil on olnud väga tugev mõju tehnika arengule. Tänu neile on võimalik oluliselt vähendada elektroonikaseadmete kaalu ja mõõtmeid. Kõikide elektroonikavaldkondade areng toob kaasa suure hulga erinevate pooljuhtseadmetel põhinevate seadmete loomise ja täiustamise. Pooljuhtseadmed on mikroelementide, mikromoodulite, tahkisahelate jms aluseks.
Pooljuhtseadmetel põhinevad elektroonikaseadmed on praktiliselt inertsivabad. Hoolikalt ehitatud ja hästi tihendatud pooljuhtseade võib vastu pidada kümneid tuhandeid tunde. Mõnel pooljuhtmaterjalil on aga madal temperatuuripiirang (näiteks germaanium), kuid mitte väga keeruline temperatuurikompensatsioon või seadme põhimaterjali asendamine mõne muuga (näiteks räni, ränikarbiid) kõrvaldab selle puuduse suuresti. Pooljuhtseadmete valmistamise tehnoloogia täiustamine viib olemasoleva hajumise ja parameetrite ebastabiilsuse vähenemiseni.
Pooljuhtides tekkivat pooljuht-metall-kontakti ja elektron-auk-siidet (n-p-siirde) kasutatakse pooljuhtdioodide valmistamisel. Topeltristmikud (p-n-p või n-p-n) - transistorid ja türistorid. Neid seadmeid kasutatakse peamiselt elektriliste signaalide alaldamiseks, genereerimiseks ja võimendamiseks.
Pooljuhtide fotoelektriliste omaduste põhjal luuakse fototakistid, fotodioodid ja fototransistorid. Pooljuht toimib võnkegeneraatorite (võimendite) aktiivse osana. Kui elektrivool suunatakse läbi pn-siirde edasisuunas, ühinevad laengukandjad - elektronid ja augud - footonite emissiooniga, mida kasutatakse LED-ide loomiseks.
Pooljuhtide termoelektrilised omadused võimaldasid luua pooljuhtide soojustakistusi, pooljuhtide termoelemente, termopille ja termoelektrilisi generaatoreid ning pooljuhtide termoelektrilist jahutamist, lähtudes Peltieri efektist, - termoelektrilistest külmikutest ja termostabilisaatoritest.
Pooljuhte kasutatakse soojus- ja päikeseenergia masinateta muundurites elektriks – termoelektrilistes generaatorites ja fotoelektrilistes muundurites (päikesepatareid).
Pooljuhile rakendatav mehaaniline pinge muudab selle elektritakistust (efekt on tugevam kui metallidel), mis oli pooljuhtide deformatsioonimõõturi aluseks.
Pooljuhtseadmed on maailmapraktikas laialt levinud, muutes elektroonikas revolutsiooni; need on aluseks järgmiste toodete väljatöötamisele ja tootmisele:
mõõteseadmed, arvutid,
seadmed igat tüüpi side ja transpordi jaoks,
protsesside automatiseerimiseks tööstuses,
teadusuuringute seadmed,
raketitehnoloogia,
meditsiiniseadmed
muud elektroonilised seadmed ja instrumendid.
Pooljuhtseadmete kasutamine võimaldab luua uusi seadmeid ja täiustada vanu, mis tähendab selle mõõtmete, kaalu, energiatarbimise vähenemist ja seega ka soojuse tekke vähenemist ahelas, tugevuse suurenemist, kohest valmisolekut tegutsemiseks. ning võib pikendada elektroonikaseadmete kasutusiga ja töökindlust.
Pooljuhtide omadused - merevaigu omadust pärast villaga hõõrumist enda külge meelitada väikseid esemeid märgati juba väga ammu. Kuid elektrilised nähtused, muutlikud ja mööduvad, olid pikka aega magnetnähtuste varjus, aja jooksul stabiilsemad.
17. ja 18. sajandil muutusid elektrikatsed laialdaselt kättesaadavaks ja tehti mitmeid uusi avastusi. 1729. aastal avastas inglane Stephen Gray, et kõik ained jagunevad kahte klassi: isolaatorid, mis ei ole võimelised kandma elektrilaengut (nimetatakse "elektrikehadeks", sest neid saab elektrifitseerida hõõrdumise tõttu), ja juhid, mis on võimelised kandma laengut (nimetatakse "mitteenergiaks"). -elektrilised kehad).
Kaasaegsed ideed ainete elektriliste omaduste kohta
Edasiste ideede arenedes hakati ainete omadusi elektrivoolu juhtima kvantitatiivselt iseloomustama – erielektrijuhtivuse väärtusega, mõõdetuna siemensis meetri kohta (S/m). Toatemperatuuril on juhtide juhtivus vahemikus 10 6 kuni 10 8 S/m ja dielektrikute (isolaatorite) puhul alla 10 -8 S/m.
Juhtivuses vahepealsel positsioonil olevaid aineid nimetatakse loogiliselt pooljuhtideks või poolisolaatoriteks. Eesnimi on ajalooliselt fikseeritud. Pooljuhtide juhtivus jääb vahemikku 10 -8 kuni 10 6 S/m. Nende kolme ainetüübi vahel ei ole teravaid piire, kvalitatiivsed erinevused on määratud kvantitatiivsete omaduste erinevusega.
Füüsikast on teada, et tahkis oleval elektronil ei saa olla suvalist energiat, see energia võib omandada ainult teatud väärtused, mida nimetatakse energiatasemeteks. Mida lähemal on elektron aatomis tuumale, seda madalam on selle energia. Kõige suurema energiaga on kauge elektron. Elektrilistes ja keemilistes protsessides osalevad ainult aatomi väliskesta elektronid (nn valentsriba elektronid).
Elektronid, mille energia on suurem kui valentsriba elektronid, klassifitseeritakse juhtivusriba elektronideks. Need elektronid ei ole seotud üksikute aatomitega ja nad liiguvad kehas juhuslikult, et võimaldada juhtivust.
Juhtivusribale elektroni loovutanud aine aatomeid peetakse positiivselt laetud ioonideks, need on liikumatud ja moodustavad aine kristallvõre, milles juhtivuselektronid liiguvad. Juhtides (metallides) külgneb juhtivusriba valentsribaga ja iga metalliaatom ilma häireteta loovutab juhtivusribale ühe või mitu elektroni, mis annab metallidele elektrijuhtivuse omaduse.
Pooljuhtide omadused määratakse ribalaiuse järgi
Pooljuhtides ja dielektrikutes on valentsriba ja juhtivusriba vahel nn. keelatud ala. Elektronidel ei saa olla selle tsooni tasandite energiale vastavat energiat. Ainete jagamine dielektrikuteks ja pooljuhtideks toimub sõltuvalt ribalaiuse laiusest. Mõne elektronvoldi (eV) ribalaiusega on valentsriba elektronidel väike võimalus juhtivusriba siseneda, mis muudab need ained mittejuhtivaks. Seega on teemandi ribalaius 5,6 eV. Temperatuuri tõustes aga suurendavad valentsriba elektronid oma energiat ja osa neist siseneb juhtivusriba, mis halvendab dielektrikute isoleerivaid omadusi.
Kui ribavahe on ühe elektronvoldi suurusjärgus, omandab aine märgatava juhtivuse juba toatemperatuuril, muutudes temperatuuri tõustes veelgi juhtivamaks. Sellised ained liigitame pooljuhtideks ja pooljuhtide omadused määratakse ribalaiuse järgi.
Toatemperatuuril on pooljuhtide ribalaius alla 2,5-3 eV. Näiteks germaaniumi ribalaius on 0,72 eV ja räni 1,12 eV. Laia ribalaiusega pooljuhtide hulka kuuluvad pooljuhid, mille ribalaius on suurem kui 2 eV. Tavaliselt, mida suurem on pooljuhi ribalaius, seda kõrgem on selle sulamistemperatuur. Seega on germaaniumi sulamistemperatuur 936 °C ja räni sulamistemperatuur on 1414 °C.
Pooljuhtide juhtivust kahte tüüpi - elektron ja auk
Absoluutsel nulltemperatuuril (-273 °C), puhtas pooljuhis (sisemine pooljuht või pooljuht i-tüüp) kõik elektronid asuvad aatomites ja pooljuht on isolaator. Temperatuuri tõustes sisenevad osa valentsriba elektronidest juhtivusriba ja tekib elektrooniline juhtivus. Kuid kui aatom kaotab elektroni, saab see positiivselt laetud.
Kristallvõres koha hõivav aatom ei saa liikuda elektrivälja mõjul, kuid ta on võimeline tõmbama naaberaatomi elektroni, täites oma valentsribas oleva “augu”. Elektroni kaotanud aatom otsib omakorda ka võimalust täita väliskestas tekkinud “auku”. Aukul on kõik positiivse laengu omadused ja võib eeldada, et pooljuhis on kahte tüüpi kandjaid - negatiivselt laetud elektronid ja positiivselt laetud augud.
Juhtivuselektronid võivad valentsribas hõivata vabu kohti, s.t. sulanduda aukudega. Seda protsessi nimetatakse rekombinatsiooniks ja kuna kandjate genereerimine ja rekombinatsioon toimuvad üheaegselt, siis antud temperatuuril on kandepaaride arv dünaamilises tasakaalus – tekkivate paaride arvu võrreldakse rekombineerivate paaride arvuga.
Pooljuhi sisejuhtivus i-tüüp koosneb elektroonilisest ja aukjuhtivusest, kusjuures valdav on elektrooniline juhtivus, kuna elektronid on liikuvamad kui augud. Metallide või pooljuhtide erijuhtivus sõltub laengukandjate arvust kuupmeetris. cm või elektronide ja aukude kontsentratsiooni kohta.
Kui aatomite arv 1 kuupmeetris cm ainet suurusjärgus 10 22, siis toatemperatuuril ei ole metallides juhtivuselektronide arv väiksem kui aatomite arv, s.o. samuti suurusjärgus 10 22, samas kui puhtas germaaniumis on laengukandjate kontsentratsioon umbes 10 13 cm -3 ja ränis 10 10 cm -3, mis on oluliselt väiksem kui metallil, mistõttu juhtivus pooljuhid on miljoneid ja miljardeid kordi halvemad kui metallid.
See kõik on seotud lisanditega
Kui pooljuhile rakendatakse pinget, kiirendab selles tekkiv elektriväli elektrone ja auke, nende liikumine muutub korrapäraseks ning tekib elektrivool - juhtivusvool. Lisaks sisemisele juhtivusele on pooljuhtides ka lisandite juhtivus, mis, nagu nimest võib arvata, on tingitud lisandite olemasolust pooljuhis.
Kui 4-valentsele germaaniumile lisatakse ebaoluline kogus 5-valentset antimoni, arseeni või fosforit, kasutavad lisandiaatomid germaaniumiaatomitega sideme saamiseks 4 elektroni ja viies on juhtivusribas, mis parandab oluliselt juhtivust. pooljuhist. Selliseid lisandeid, mille aatomid loovutavad elektrone, nimetatakse doonoriteks. Kuna sellistes pooljuhtides domineerib elektrooniline juhtivus, nimetatakse neid pooljuhtideks n-tüüp (ingliskeelsest sõnast negatiivne- negatiivne). Selleks, et kõik doonoraatomid annaksid juhtivusribale elektroni, peab doonoraatomite energiariba asuma pooljuhi juhtivusribale võimalikult lähedal, sellest veidi allpool.
Kui 4-valentsele germaaniumile lisatakse 3-valentse boori, indiumi või alumiiniumi lisand, võtavad lisandi aatomid germaaniumi aatomitelt elektronid ära ja germaanium omandab aukjuhtivuse ja muutub pooljuhiks. lk-tüüp (ingliskeelsest sõnast positiivne- positiivne). Lisandeid, mis tekitavad aukude juhtivust, nimetatakse aktseptoriteks.
Selleks, et aktseptorid saaksid elektrone hõlpsalt kinni püüda, peavad aktseptori aatomite energiatasemed olema külgnevad pooljuhi valentsriba tasemetega, mis asuvad selle kohal.
Lisandite juhtivus ületab tavaliselt oluliselt sisemise juhtivuse, kuna doonor- või aktseptor-aatomite kontsentratsioon ületab oluliselt sisemiste kandjate kontsentratsiooni. Rangelt doseeritud lisandikogusega pooljuhti on väga raske saada, samuti peab esialgne pooljuht olema väga puhas. Seega ei ole germaaniumi puhul lubatud 10 miljardi germaaniumi aatomi kohta rohkem kui üks aatom võõrlisandit (s.o ei doonor ega aktseptor), räni puhul on puhtusnõuded isegi 1000 korda kõrgemad.
Metall-pooljuht üleminek
Pooljuhtseadmetes on vajadus kasutada pooljuht-metall kontakte. Ainet (metalli või pooljuhti) iseloomustab energia, mis on vajalik elektroni ainest lahkumiseks – tööfunktsioon. Tähistame tööfunktsiooni metallist kui A m ja pooljuhist kui A p.
Ohmilised kontaktid
Kui on vaja luua oomiline kontakt (st mittealaldatav, kui kontakttakistus on madal mis tahes rakendatud pinge polaarsuse juures), piisab metalli kokkupuute tagamisest pooljuhiga järgmistel tingimustel:
- Kokkupuutel n-pooljuhiga: A m< A п;
- Kokkupuutel p-pooljuhiga: A m > A p .
Sellised pooljuhtide omadused on seletatavad sellega, et enamuskandjad kogunevad pooljuhi piirkihti, mis tagab selle madala takistuse. Enamuskandjate kuhjumise tagab asjaolu, et elektronid liiguvad alati madalama tööfunktsiooniga ainest kõrgema tööfunktsiooniga ainesse.
Alaldi kontaktid
Aga kui pooljuhiga n-tüüpi on metall kokkupuutes A m > A p-ga, siis elektronid liiguvad pooljuhist metalli ning piirkihis moodustub enamuskandjatest ammendatud ja madala juhtivusega piirkond. Tekkinud barjääri ületamiseks tuleb kontaktile rakendada teatud polaarsusega ja piisava suurusega pinge. Vastupidise polaarsuse rakendamisel halveneb kontakti juhtivus veelgi - sellisel kontaktil on alaldatavad omadused. On lihtne näha, et metall-pooljuhtide kontaktil on pooljuhtidega sarnased omadused. lk-tüüp A m< A п.
Pooljuhtdetektori ajalugu
Metall-pooljuht-pooljuhtide sarnased omadused avastas saksa füüsik Ferdinand Braun 1874. aastal. Varaseimad metall-pooljuhtdioodid ilmusid umbes 1900. aastal, kui raadiovastuvõtjad hakkasid kasutama detektoreid, mis koosnesid galeeni (pliisulfiid) kristalli pinna vastu surutud volframtraadist. Raadioamatöörid valmistasid ise detektoreid, sulatades plii väävliga.
Prantsuse teadlane G. Picard konstrueeris 1906. aastal ränikristallist ja otsikuga spiraalsest kontaktvedrust detektori ning sai sellele patendi. Metall-pooljuhtkontaktil põhinevaid elektroonikaseadmeid nimetatakse selliseid kontakte uurinud saksa füüsiku Walter Schottky järgi Schottky dioodideks.
1926. aastal ilmusid võimsad vaskoksiidi alaldi elemendid, mis koosnesid vaskoksiidi kihiga kaetud vaskplaadist ja mida kasutati laialdaselt jõuseadmetes.
Elektron-augu üleminek
Elektron-augu üleminek või n-p-ristmik on ala kahe erineva juhtivusega pooljuhi piiril ja pooljuhtseadmete töö põhineb selliste üleminekute omaduste kasutamisel. Ühendusele rakendatud pinge puudumisel liiguvad laengukandjad kõrgema kontsentratsiooniga aladelt madalama kontsentratsiooniga aladele - pooljuhist välja n-tüüpi pooljuht lk-tüüpi elektronid liiguvad ja augud liiguvad vastupidises suunas.
Nende liikumiste tulemusena tekivad mõlemal pool liidest ruumilaenguga piirkonnad ja nende piirkondade vahel tekib kontaktpotentsiaalide erinevus. See potentsiaalide erinevus moodustab potentsiaalse barjääri, mis takistab edasistel kandjatel barjääri läbimist. Barjääri kõrgus (kontaktpotentsiaalide erinevus) sõltub lisandite kontsentratsioonist ja germaaniumi puhul on see tavaliselt 0,3-0,4 V, ulatudes 0,7 V-ni. Püsiseisundis ei liigu ristmikku voolu, kuna p-n- ristmikul on võrreldes teiste pooljuhtide piirkondadega suur takistus ja tekkivat kihti nimetatakse blokeerivaks kihiks.
Kui selleks n-p-rake ristmikule välispinge, siis olenevalt selle polaarsusest käitub ristmik erinevalt.
Alalisvool läbi ristmiku
Kui pooljuhile lk-tüüpi, rakenda pingeallika “plussi”, siis allika tekitatud väli toimib vastupidiselt kontaktpotentsiaali erinevuse väljale, koguväli väheneb, potentsiaalbarjääri kõrgus väheneb ja kandjate arv suureneb. sellest üle saada. Läbi ristmiku hakkab voolama vool, mida nimetatakse alalisvooluks. Samal ajal väheneb kaitsekihi paksus ja selle elektritakistus.
Märkimisväärse pärivoolu tekitamiseks piisab ristmikule tõkke kõrgusega võrreldava pinge rakendamisest rakendatud pinge puudumisel, s.t. kümnendikku volti ja veelgi kõrgemal pingel muutub tõkkekihi takistus nullilähedaseks.
Pöördvool läbi ristmiku
Kui välispinge on “tagurpidi”, st. külge kinnitada lk-pooljuht "miinus" pingeallikas, väline pingeväli liidetakse kokku kontaktpotentsiaali erinevuse väljaga. Potentsiaalse barjääri kõrgus suureneb, mis takistab enamuskandjate levikut läbi ristmiku ja voolu läbi ristmiku, mida nimetatakse "tagurpidiseks", on väike. Tõkkekiht muutub paksemaks ja selle elektritakistus suureneb.
Elektron-aukühenduste alaldusomadusi kasutatakse erineva võimsuse ja otstarbega dioodides - vahelduvvoolu alaldamiseks toiteallikates ja nõrkade signaalide alaldamiseks erinevatel eesmärkidel seadmetes.
Muud pooljuhtide omaduste rakendused
Pöördpinge all olev elektron-augu ristmik käitub sarnaselt mõne kuni sadade pikofarade võimsusega laetud elektrikondensaatoriga. See mahtuvus sõltub ristmikule rakendatavast pingest, mis võimaldab teatud tüüpi pooljuhtseadmeid kasutada muutuva pingega juhitavate kondensaatoritena.
Omadused n-p-üleminekud sõltuvad oluliselt ka keskkonna temperatuurist, mis võimaldab temperatuurianduritena kasutada teatud tüüpi pooljuhtseadmeid. Kolme erineva juhtivusega piirkonnaga seadmed, nt n-p-n, võimaldavad teil luua seadmeid, millel on elektrisignaalide võimendamise ja ka nende genereerimise omadused.