Een halfgeleider, wat is het?

Wat is een halfgeleider? De term word heel vaak in de kranten gehoord en ook bij producten komt hij ter sprake. Hieronder uitleg over wat het is en hoe het werkt. Om te beginnen zijn er een aantal soorten halfgeleiders. Een soort die als kenmerk heeft dat de grondstof grotendeels één specifieke grondstof heeft en een groep waarvan een mengsel de grondstof vormt. (bijvoorbeeld koperindiumselenide;CuInSe2 en gallium arsenide; GaAs) Beide soorten hebben dezelfde eigenschappen. De meest gebruikte grondstoffen voor halfgeleiders zijn silicium, germanium en koolstof. Silicium wordt het vaakst gebruikt omdat deze stof het zuiverst is en er het meest over bekend is. In dit artikel gebruiken we daarom ook het atoom silicium.

De veelgebruikte halfgeleidergrondstofatomen bevatten in hun buitenste elektronenring 4 elektronen. Omdat het atoom graag deze elektronenschil vol wil hebben gaat ze met andere siliciumatomen een 'rooster' vormen waardoor ze grote overeenkomsten krijgen met metalen. Let wel: er zijn geen vrij bewegende elektronen; dus er is geen stroomgeleiding.

Om het siliciumkristal van zijn isolerende eigenschappen te ontdoen wordt door het toevoegen van een kleine hoeveelheid verontreiniging is het gedrag van silicium veranderd en is een halfgeleider geboren. De verontreiniging is van grote invloed op de toekomstige eigenschappen van de halfgeleider.
Door een atoom met 5 elektronen (fosfor of arseen) aan het siliciumrooster toe te voegen ontstaan er vrije elektronen. Deze verontreiniging heet het N-type. Omdat een halfgeleider elektrisch neutraal is, wordt er dus nog een ander soort atoom met 3 elektronen in de buitenste schil, boor of gallium, aan het rooster toegevoegd. Door deze verontreinig wordt de lading als geheel weer neutraal. Deze verontreiniging heet het P-type, ook wel een 'gat' genoemd. In de praktijk komt het erop neer dat er een continue markt is van vraag en aanbod, waardoor de elektronen tussen de atomen gaan overspringen.

Verschillende dingen kunnen heen halfgeleider zijn. Voorbeelden zijn zonnecellen, diodes en led's