فایل ورد قابل ویرایش

توضیحی مختصر از مقاله  :

نيمه هادي ها و ساختمان داخلي آنها

نيمه هادي ها عناصري هستند كه از لحاظ هدايت ، ما بين هادي و عايق قرار دارند، و مدار آخر نيمه هاديها ، داراي 4 الكترون مي‌باشد.ژرمانيم و سيليكون دو عنصري هستند كه خاصيت نيمه هادي ها را دارا مي‌باشند و به دليل داشتن شرايط فيزيكي خوب ، براي ساخت نيمه هادي ديود ترانزيستور ، آي سي (IC ) و .... مورد استفاده قرار مي‌گيرد.ژرمانيم داراي عدد اتمي‌32 مي‌باشد .اين نيمه هادي ، در سال 1886 توسط ونيكلر كشف شد.اين نيمه هادي ، در سال 1810توسط گيلوساك و تنارد كشف شد. اتمهاي نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم به صورت يك بلور سه بعدي است كه با قرار گرفتن بلورها در كنار يكديگر ، شبكه كريستالي آنها پديد مي‌آيد .اتم هاي ژرمانيم و سيليسيم به دليل نداشتن چهار الكترون در مدار خارجي خود تمايل به دريافت الكترون دارد تا مدار خود را كامل نمايد. لذا بين اتم هاي نيمه هادي فوق ، پيوند اشتراكي برقرار مي‌شود.بر اثر انرژي گرمائي محيط اطراف نيمه هادي ، پيوند اشتراكي شكسته شده و الكترون آزاد مي‌گردد. الكترون فوق و ديگر الكترون هائي كه بر اثر انرژي گرمايي بوجود مي‌آيد در نيمه هادي وجود دارد و اين الكترون ها به هيچ اتمي‌وابسته نيست.د ر مقابل حركت الكترون ها ، حركت ديگري به نام جريان در حفره ها كه داراي بار مثبت مي‌باشند، وجود دارد. اين حفره ها، بر اثر از دست دادن الكترون در پيوند بوجود مي‌آيد.بر اثر شكسته شدن پيوندها و بو جود آمدن الكترون هاي آزاد و حفره ها ، در نيمه هادي دو جريان بوجود مي‌آيد.جريان اول حركت الكترون كه بر اثر جذب الكترون ها به سمت حفره ها به سمت الكترون ها بوجود خواهد آمد و جريان دوم حركت حفره هاست كه بر اثر جذب حفره ها به سمت الكترون ها بوجود مي‌آيد. در يك كريستال نيمه هادي، تعداد الكترونها و حفره ها با هم برابرند ولي حركت الكترون ها و حفره ها عكس يكديگر مي‌باشند.

1.   نيمه هادي نوع N وP

از آنجايي كه تعداد الكترونها و حفره هاي موجود  در كريستال ژرمانيم و سيليسيم در دماي محيط كم است و جريان انتقالي كم مي‌باشد، لذا به عناصر فوق ناخالصي اضافه مي‌كنند.هرگاه به عناصر نيمه هادي ، يك عنصر 5 ظرفيتي مانند آرسنيك يا آنتيوان تزريق شود، چهار الكترون مدار آخر آرسنيك با چهار اتم مجاور سيلسيم يا ژرمانيم تشكيل پيوند اشتراكي داده و الكترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقي مي‌ماند.بنابرين هر اتم  آرسنيك، يك الكترون اضافي توليد مي‌كند، بدون اينكه حفره اي ايجاد شده باشد. نيمه هادي هايي كه ناخالصي آن از اتم هاي پنج ظرفيتي باشد، نيمه هادي نوع  نام دارد.در نيمه هادي نوع N ، چون تعداد الكترون ها خيلي بيشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدايت جريان را انجام مي‌دهند . به حامل هدايت فوق حامل اكثريت و به حفره ها حامل اقليت مي‌گويند.هرگاه به عناصر نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم ، يك ماده 3 ظرفيتي مانند آلومنيوم يا گاليم تزريق شود، سه الكترون مدار آخر آلومنيوم با سه الكترون سه اتم سيليسيم يا ژرمانيم مجاور ، تشكيل پيوند اشتراكي مي‌دهند . پيوند چهارم داراي كمبود الكترون و در واقع يك حفره تشكيل يافته است .هر اتم سه ظرفيتي، باعث ايجاد يك حفره مي‌شود، بدون اينكه الكترون آزاد ايجاد شده باشد. در اين نيمه هادي ناخالص شده، الكترون ها فقط در اثر شكسته شدن پيوندها بو جود مي‌آيند.نيمه هادي هايي كه ناخالصي آنها از اتم هاي سه ظرفيتي باشد، نوع P  مي‌نامند .حفره ها در اين نيمه هادي به عنوان حامل هاي اكثريت و الكترون ها به عنوان حاملهاي اقليت وجود دارد، تبديل يك نيمه هادي نوع p وn و بالعكس بوسيله عملي به نام «جبران»(Compensation) امكان پذير مي‌باشد.

2.   اتصال PN و تشكيل نيمه هاي ديود

لحظه اي كه دو قطعه نيمه هادي نوع P وN را به هم پيوند مي‌دهيم، از آنجايي كه الكترون ها و حفره ها قابل انتقال مي‌باشند، الكترون هاي موجود در نيمه هادي نوع N به خاطر بار الكتريكي مثبت حفره ها ...