Ugrás a tartalomhoz

semiconductor

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból

Főnév

semiconductor (tsz. semiconductors)

  1. (fizika, informatika) félvezető

A félvezető (angolul: semiconductor) olyan anyag, amely elektromos vezetőképesség szempontjából a vezetők (pl. réz) és a szigetelők (pl. üveg) között helyezkedik el. Ez az egyedülálló tulajdonsága teszi kulcsfontosságúvá az elektronikai eszközök, különösen az integrált áramkörök, tranzisztorok és chipek gyártásában.



🧪 Alapfogalmak

Mi az a félvezető?

  • Olyan anyag, amely kis mennyiségű energiával vezetővé tehető.
  • Alapállapotban szigetelőként viselkedik, de megfelelő hőmérsékleten vagy szennyezés (dópolás) hatására vezetővé válik.

Példák:

  • Szilícium (Si) – a leggyakrabban használt félvezető
  • Germánium (Ge)
  • Gallium-arzenid (GaAs)
  • Karbid (SiC), szerves félvezetők (OLED-ekben)



🧬 Félvezető tulajdonságok

Tulajdonság Leírás
Energiarés (bandgap) Kicsi (~1–2 eV), így kis energiával (pl. hő, fény) elektronok gerjeszthetők
Vezetőképesség Hőmérséklettel nő – szemben a fémekkel
Dópolás Idegen atomok bejuttatásával módosítható a vezetési képesség (n-típus, p-típus)
Félvezető-fém átmenet P–N csomópont vagy diódák kialakítása



🔧 Alkalmazások

1. Diódák

  • Egyirányú áramvezetés – pl. egyenirányító tápegységekben

2. Tranzisztorok (BJT, MOSFET)

  • Digitális áramkörök építőelemei – kapcsolóként és erősítőként működnek

3. Mikrocsipek, processzorok

  • Billiónyi tranzisztort tartalmazó integrált áramkörök (IC)

4. Napelemek

  • Fotonok hatására elektronokat bocsátanak ki → villamos energia keletkezik

5. LED-ek

  • Elektrolumineszcens fénykibocsátás félvezető anyagokon keresztül



⚗️ Dópolás: n-típusú és p-típusú félvezetők

Típus Adalékanyag Szabad töltéshordozók
n-típusú 5 vegyértékű atomok (pl. foszfor) Elektron
p-típusú 3 vegyértékű atomok (pl. bór) Lyuk (pozitív töltéshordozó)

A kettő kombinációjával hozható létre:

  • PN-átmenet
  • Dióda
  • Tranzisztor



🏗️ A félvezetőgyártás (wafer to chip)

  1. Wafer előállítás: Tiszta szilícium korong
  2. Oxidálás: Szilícium-dioxid réteg létrehozása
  3. Fotolitográfia: Maszk segítségével mintázat kialakítása
  4. Dópolás: Ionok besugárzása
  5. Metallizáció: Elektromos kapcsolatok létrehozása
  6. Tesztelés, szeletelés, tokozás



🧠 Történelmi háttér

  • 1947: Az első tranzisztort a Bell Labs mérnökei (John Bardeen, William Shockley és Walter Brattain) alkották meg – ezzel kezdődött az információs korszak.
  • 1950–60-as évek: Megjelentek az első IC-k.
  • 2020-as évek: Nanométeres technológia, 5 nm / 3 nm chipek (pl. TSMC, Intel)



🌍 Fontosság a modern világban

A félvezetők minden modern elektronikai eszköz alapját képezik, többek között:

  • Okostelefonok
  • Számítógépek
  • Autók
  • Orvostechnika
  • Ipari automatizálás
  • Mesterséges intelligencia és gépi tanulás



🛑 Félvezetőhiány (2020–2022)

  • A COVID-19 világjárvány, logisztikai problémák és megnövekedett kereslet miatt globális chiphiány alakult ki.
  • Ez komoly hatással volt az autóiparra, konzolgyártásra, laptopokra és okoseszközökre.



🧭 Jövőbeli irányok

  • GaN (Gallium-nitrid) és SiC – nagyfeszültségű, hatékony teljesítményátvitel
  • Szerves félvezetők – hajlékony kijelzők, OLED-ek
  • Kvántumfélvezetők – kvantummechanikai hatások kihasználása
  • Neuromorfikus chipek – agyműködést utánzó architektúrák



✅ Összegzés

A félvezetők a 21. század egyik legfontosabb anyagai. Lehetővé teszik a digitális világ működését az egyszerű LED-lámpától a mesterséges intelligenciát futtató szuperszámítógépig. Fejlesztésük és gyártásuk a technológiai fejlődés egyik legdinamikusabban fejlődő területe.