ARTIKEL

Halfgeleiders

In dit artikel wil ik graag een onderdeel behandelen wat een doorslaggevende invloed heeft gehad op zowat alle omringende apparatuur; de halfgeleider.

Halfgeleiders

Puur SiliciumDe term halfgeleider is eigenlijk voortgevloeid uit de vraag wat nu eigenlijk tussen een geleider, zoals koperdraad of een ander metaal, en een isolator, zoals kunststof of hout, ligt. Elektriciteit kan getransporteerd worden door een geleider, zoals een draad, en we zijn veilig voor die elektriciteit door de isolator, het PVC, wat om die draad heen zit, maar wat doet een halfgeleider nu precies?

Om het in chemische termen te verwoorden: een geleider is een stof waarvan de moleculen tenminste 4 elektronen in de buitenste schil hebben (8 is het maximum) en een niet-geleider of isolator heeft ten hoogste 4 elektronen in de buitenste schil. Een halfgeleider echter heeft er precies 4 en we kunnen daarom het materiaal laten ´omklappen´ tussen geleiden en niet-geleiden. Het begon allemaal met germanium, maar gaandeweg nam silicium het over en dat is nu voor 99 % het toegepaste materiaal voor halfgeleiders.

We nemen dus een stukje van dat silicium en ´doteren´ dat, oftewel we voegen een heel klein beetje vervuiling toe, zodat het een voorkeur krijgt voor een bepaalde stroomrichting als het in geleiding gebracht wordt. De eerste halfgeleider was een diode, wat niets anders is dan een stukje halfgeleidermateriaal wat in één richting elektriciteit doorlaat, maar niet de andere kant op. We hebben niet echt invloed op de hoeveelheid elektriciteit die doorgelaten wordt, maar dat willen we wel natuurlijk. Dat beïnvloeden van de geleiding, of ´omklappen´ doen we met een stuurelektrode. We hebben in principe dus drie aansluitingen op een halfgeleider;  een ingang, een uitgang en een stuurelektrode. Het is een beetje als een kraan; aan één kant sluit je de waterleiding aan, de toevoer, aan de andere kant bijvoorbeeld de doucheslang en met de draaiknop regel je de hoeveelheid water die er door stroomt. Bij een halfgeleider sluiten we de ingang op een spanningsbron aan, de voeding van een versterker bijvoorbeeld, op de uitgang sluiten we de luidspreker aan en de op de stuurelektrode wordt het geluidssignaal losgelaten. Dat is natuurlijk allemaal theorie, in de praktijk komt er wel iets meer kijken, maar op dit principe is wel de werking van een versterker gebaseerd.

werking halfgeleider

 

EDITORS' CHOICE