Ydych Chi'n Gwybod Am Laserau Lled-ddargludyddion? (Rhan 1)

1. Laserau Lled-ddargludyddiondiffiniad

Rydym fel arfer yn galw'r deunyddiau sydd â dargludedd trydan gwael fel glo, crisialau artiffisial, ambr, a serameg felynysyddion.

Gelwir metelau sy'n dargludo trydan yn dda, fel aur, arian, copr, haearn, tun ac alwminiwmarweinyddion.

Ar dymheredd ystafell, gelwir priodweddau dargludol deunyddiau rhwng dargludyddion ac ynysyddionlled-ddargludyddion.

O'i gymharu â dargludyddion ac ynysyddion, roedd darganfod deunyddiau lled-ddargludyddion yn gymharol hwyr, ac nid tan y 1930au y cydnabuwyd bodolaeth lled-ddargludyddion yn wirioneddol gan y gymuned academaidd pan wellwyd technegau puro deunyddiau.

2. Hanes Datblygiad

Ym 1833, canfu'r gwyddonydd Prydeinig Faraday, tad electroneg, fod ymwrthedd sylffid arian i newid mewn tymheredd yn wahanol i wrthwynebiad metelau cyffredin. O dan amgylchiadau arferol, mae ymwrthedd metelau yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn tymheredd, ond canfu Baradei fod ymwrthedd deunyddiau sylffid arian yn gostwng gyda'r cynnydd yn y tymheredd. Dyma'r darganfyddiad cyntaf o ffenomen lled-ddargludyddion.

Ym 1839, darganfu Becquerel o Ffrainc fod cyffordd rhwng lled-ddargludydd ac electrolyt yn cynhyrchu foltedd pan fydd yn agored i olau. Daeth hyn i gael ei adnabod fel yr effaith ffotofoltäig. Dyma'r ail nodwedd o lled-ddargludyddion a ddarganfuwyd.

Ym 1873, darganfu Smith of England effaith ffoto-ddargludiant cynyddu dargludedd deunyddiau crisial seleniwm o dan olau, sy'n nodwedd arall o lled-ddargludyddion. Er bod y pedair effaith lled-ddargludyddion hyn (gweddillion y Hall Effect -- darganfod pedwar effaith cysylltiedig) wedi'u darganfod cyn 1880, defnyddiwyd y term lled-ddargludydd gyntaf gan Coneyberg a Weiss yn ôl pob tebyg yn 1911. Nid oedd tan fis Rhagfyr 1947 bod Bell LABS wedi cwblhau'r gwaith o nodi nodweddion pedwar eiddo lled-ddargludyddion.

Ym 1874, sylwodd Braun yn yr Almaen fod dargludiad rhywfaint o sylffid yn gysylltiedig â chyfeiriad y maes trydan cymhwysol, hynny yw, mae ei ddargludiad yn gyfeiriadol, a phan fydd foltedd ymlaen yn cael ei gymhwyso i'r ddau ben, mae'n ddargludol; Os caiff polaredd y foltedd ei wrthdroi, ni fydd yn dargludo trydan. Dyma effaith annatod y lled-ddargludydd a thrydydd nodwedd y lled-ddargludydd. Yn yr un flwyddyn, darganfu Schuster hefyd effaith unionydd copr a chopr ocsid.

Mae llawer o bobl yn meddwl tybed pam ei bod wedi cymryd cymaint o amser i lled-ddargludyddion gael eu hadnabod. Y prif reswm oedd nad oedd y deunyddiau yn bur. Heb ddeunyddiau da, mae llawer o broblemau sy'n gysylltiedig â deunyddiau yn anodd eu hesbonio.

3. Dosbarthiad Laserau Lled-ddargludyddion

Gellir rhannu'r cyfansoddiad cemegol yn lled-ddargludyddion elfen a lled-ddargludyddion cyfansawdd dau gategori.

Defnyddir Germanium a silicon yn gyffredin fel lled-ddargludyddion elfennol; Mae lled-ddargludyddion cyfansawdd yn cynnwys cyfansoddion grŵp Ⅲ a Ⅴ (gallium arsenide, gallium phosphide, ac ati), cyfansoddion grŵp Ⅱ a Ⅵ (sylffid cadmiwm, sylffid sinc, ac ati), ocsidau (manganîs, cromiwm, haearn, ocsidau copr), a hydoddiannau solet sy'n cynnwys cyfansoddion grŵp ⅲ-ⅴ a chyfansoddion grŵp ⅱ-ⅵ (arsenig alwminiwm gallium, ffosfforws arsenig gallium, ac ati).

Yn ôl eu technoleg gweithgynhyrchu, gellir dosbarthu lled-ddargludyddion yn ddyfeisiau cylched integredig, dyfeisiau arwahanol, lled-ddargludyddion ffotodrydanol, logisteg, analog, cof, a chategorïau eraill. Yn gyffredinol, bydd y rhain yn cael eu rhannu'n gategorïau bach.

4. Nodweddion Laserau Lled-ddargludyddion

Pum nodwedd lled-ddargludyddion: dopio, sensitifrwydd thermol, ffotosensitifrwydd, nodweddion tymheredd gwrthedd negyddol, a nodweddion unioni.

Mewn lled-ddargludyddion sy'n ffurfio strwythur grisial, gellir rheoli'r dargludedd trydanol trwy ychwanegu elfennau amhuredd penodol yn artiffisial. O dan gyflwr ymbelydredd golau a gwres, mae ei ddargludedd yn newid yn amlwg.

5. Egwyddor gweithredu Laserau Lled-ddargludyddion

Lled-ddargludydd cynhenid: Mae lled-ddargludydd nad yw'n cynnwys unrhyw amhureddau a dim diffygion dellt yn cael ei alw'n lled-ddargludydd cynhenid. Ar dymheredd eithriadol o isel, mae band falens y lled-ddargludydd yn fand llawn. Ar ôl excitation thermol, bydd rhan o'r electronau yn y band falens yn croesi'r band gwaharddedig ac yn mynd i mewn i'r band gwag gydag egni uwch. Daw'r band dargludiad ar ôl presenoldeb electronau yn y band gwag, ac mae diffyg electron yn y band falens yn ffurfio swydd wag â gwefr bositif, a elwir yn dwll.

Nid yw dargludiad twll yn fudiant gwirioneddol, ond yn gyfwerth. Pan fydd electron yn dargludo trydan, mae tyllau gwefr gyfartal yn symud i'r cyfeiriad arall. Maent yn cynhyrchu mudiant cyfeiriadol o dan weithred maes trydan allanol ac yn ffurfio cerrynt macrosgopig, a elwir yn ddargludiad electronau a dargludiad twll yn y drefn honno.

Gelwir y math hwn o ddargludiad hybrid oherwydd cynhyrchu parau tyllau electron yn ddargludiad cynhenid. Bydd yr electronau yn y band dargludiad yn disgyn i'r twll a bydd y pâr electron-twll yn diflannu, a elwir yn ailgyfuniad. Mae'r egni sy'n cael ei ryddhau yn ystod ailgyfuno yn dod yn belydriad electromagnetig (goleuedd) neu egni dirgryniad thermol (gwresogi) y dellt. Ar dymheredd penodol, mae cynhyrchu ac ailgyfuno parau tyllau electron yn bodoli ar yr un pryd ac yn cyrraedd ecwilibriwm deinamig. Ar yr adeg hon, mae gan y lled-ddargludydd ddwysedd cludwr penodol ac felly mae ganddo wrthedd penodol. Wrth i'r tymheredd gynyddu, cynhyrchir mwy o barau tyllau electron, mae dwysedd cludwyr yn cynyddu ac mae gwrthedd yn lleihau. Mae gan lled-ddargludyddion pur heb ddiffygion dellt wrthedd uchel ac ychydig o gymwysiadau ymarferol.

Ewch i Rhan 2 am ragor o wybodaeth

Gwybodaeth Cyswllt:

Os oes gennych unrhyw syniadau, mae croeso i chi siarad â ni. Ni waeth ble mae ein cwsmeriaid a beth yw ein gofynion, byddwn yn dilyn ein nod i ddarparu ein cwsmeriaid gyda safon uchel, prisiau isel, a'r gwasanaeth gorau.