Polovodiče

Rozbalit box

Obsah boxu

Polovodiče jsou materiály, které mají elektrické vlastnosti mezi vodiči (jako je měď) a izolanty (jako je sklo). Jsou klíčovým prvkem moderní elektroniky a nacházejí se v téměř každém elektronickém zařízení, včetně počítačů, smartphonů, televizory a dalších spotřebičích. Polovodiče jsou základem pro výrobu elektronických komponentů, jako jsou integrované obvody, procesory, paměťové čipy a transistory.

Historie

Vývoj polovodičů začal v polovině 20. století. Předtím byly elektronické součástky, jako byly tranzistory, vyrobeny z kovových materiálů. V roce 1947 objevili vědci John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley v laboratoři Bell Laboratories tranzistor, který používal polovodičový materiál, konkrétně germánium.

V 50. letech 20. století se začaly používat křemíkové polovodiče, které se staly standardem kvůli jejich dostupnosti a lepší stabilitě. Křemík je dnes nejčastěji používaným materiálem v polovodičích.

Typy polovodičů

Polovodiče mohou být klasifikovány na základě jejich elektrických vlastností do několika kategorií:

• Intrinzické polovodiče – jsou vyrobeny z čistých materiálů, jako je křemík nebo germánium, které mají určité množství volných elektronů při pokojové teplotě.
• Extrinzické polovodiče** – vznikají přidáním malého množství jiných prvků, které mají více nebo méně elektronů než samotný polovodič. To mění jejich elektrické vlastnosti. Existují dva hlavní typy extrinzických polovodičů:

N-tý typ** – přidáním prvků, které mají více valenčních elektronů než křemík, jako je fosfor, se vytvoří přebytek volných elektronů. P-tý typ – přidáním prvků, které mají méně elektronů, jako je bor, se vytvoří "díry" (místa bez elektronů), které mohou nosit pozitivní náboj.

Význam v elektronice

Polovodiče jsou klíčové pro všechny moderní elektronické technologie. Pomocí polovodičových materiálů mohou vědci a inženýři vytvářet komponenty, které regulují elektrický tok, což je základ pro všechny elektronické obvody. Nejznámější komponenty vyrobené z polovodičů zahrnují:

• Transistor – základní stavební prvek pro většinu elektronických zařízení, který může fungovat jako zesilovač nebo spínač.
• Integrovaný obvod (IC) – součástka, která kombinuje velké množství tranzistorů na jediné desce, což umožňuje výrobu složitých elektronických obvodů v malých a kompaktních formách.
• Paměťové čipy – poloprovodné komponenty, které slouží k ukládání informací v elektronických zařízeních. Příkladem jsou DRAM, NAND paměti, a Flash paměť.
• Solar cells – polovodiče jsou také využívány v solárních panelech, které přeměňují sluneční energii na elektrickou.

Významní výrobci polovodičů

Výroba polovodičů je jedním z nejdůležitějších průmyslových odvětví na světě, s mnoha velkými hráči, kteří dominují v tomto sektoru. Mezi největší výrobce polovodičů patří:

• Intel – americká technologická společnost, která je lídrem ve výrobě mikroprocesorů.
• Samsung Electronics – jihokorejská firma známá svou výrobou paměťových čipů a dalších polovodičových komponentů.
• TSMC – Taiwan Semiconductor Manufacturing Company je největší výrobce polovodičů na světě, specializující se na výrobu čipů pro různé firmy.
• Qualcomm – známý výrobce čipů pro mobilní zařízení a bezdrátové technologie.
• Nvidia – známý výrobce grafických procesorů (GPU) a čipů pro hry a datová centra.

Využití polovodičů v různých odvětvích

Polovodiče mají širokou škálu využití ve všech oblastech moderní technologie. Mezi hlavní oblasti využití patří:

• Telekomunikace – polovodiče se používají v mobilních telefonech, routerech, základnových stanicích a dalších komunikačních zařízeních.
• Počítače a IT – polovodičové komponenty jsou klíčové pro fungování počítačových systémů, včetně procesorů, pamětí a grafických karet.
• Spotřební elektronika – telefony, televize, fotoaparáty a mnoho dalších zařízení využívá polovodiče pro zpracování signálů a řízení funkcí.
• Automobilový průmysl – polovodiče jsou stále důležitější pro autonomní vozidla, elektromobily a systémy asistence řidičů (ADAS).
• Zdravotnictví – polovodiče jsou použity v medicínských přístrojích, jako jsou diagnostické nástroje a monitorovací zařízení.

Budoucnost polovodičů

Polovodiče i nadále představují jeden z nejdůležitějších pilířů moderní technologické revoluce. S rostoucími nároky na výkon a miniaturizaci zařízení se očekává, že polovodiče budou hrát klíčovou roli v technologiích, jako jsou kvantové počítače, umělá inteligence a internet věcí (IoT). Vývoj v oblasti nových materiálů, jako jsou grafen a gallium nitride (GaN), může přinést nové možnosti pro výrobu polovodičů s vyšší účinností a nižšími náklady.

Viz také

• Křemík
• Transistor
• Intel
• Samsung Electronics
• TSMC
• Mikroelektronika