نیمه هادی ها و ساختمان داخلی آنها
نیمه هادی ها عناصری هستند که از لحاظ هدایت ، ما بین هادی و عایق قرار دارند، و مدار آخر نیمه هادیها ، دارای 4 الکترون میباشد.
ژرمانیم و سیلیکون دو عنصری هستند که خاصیت نیمه هادی ها را دارا می‌باشند و به دلیل داشتن شرایط فیزیکی خوب ، برای ساخت نیمه هادی دیود ترانزیستور ، آی سی (IC ) و .... مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ژرمانیم دارای عدد اتمی32 میباشد .
این نیمه هادی ، در سال 1886 توسط ونیکلر کشف شد.
این نیمه هادی ، در سال 1810توسط گیلوساک و تنارد کشف شد. اتمهای نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم به صورت یک بلور سه بعدی است که با قرار گرفتن بلورها در کنار یکدیگر ، شبکه کریستالی آنها پدید می‌آید .
اتم های ژرمانیم و سیلیسیم به دلیل نداشتن چهار الکترون در مدار خارجی خود تمایل به دریافت الکترون دارد تا مدار خود را کامل نماید. لذا بین اتم های نیمه هادی فوق ، پیوند اشتراکی برقرار میشود.
بر اثر انرژی گرمائی محیط اطراف نیمه هادی ، پیوند اشتراکی شکسته شده و الکترون آزاد می‌گردد. الکترون فوق و دیگر الکترون هائی که بر اثر انرژی گرمایی بوجود می‌آید در نیمه هادی وجود دارد و این الکترون ها به هیچ اتمی‌وابسته نیست.
د ر مقابل حرکت الکترون ها ، حرکت دیگری به نام جریان در حفره ها که دارای بار مثبت می‌باشند، وجود دارد. این حفره ها، بر اثر از دست دادن الکترون در پیوند بوجود می‌آید.
بر اثر شکسته شدن پیوندها و بو جود آمدن الکترون های آزاد و حفره ها ، در نیمه هادی دو جریان بوجود می‌آید.جریان اول حرکت الکترون که بر اثر جذب الکترون ها به سمت حفره ها به سمت الکترون ها بوجود خواهد آمد و جریان دوم حرکت حفره هاست که بر اثر جذب حفره ها به سمت الکترون ها بوجود می‌آید. در یک کریستال نیمه هادی، تعداد الکترونها و حفره ها با هم برابرند ولی حرکت الکترون ها و حفره ها عکس یکدیگر می‌باشند.
1. نیمه هادی نوع N وP
از آنجایی که تعداد الکترونها و حفره های موجود در کریستال ژرمانیم و سیلیسیم در دمای محیط کم است و جریان انتقالی کم میباشد، لذا به عناصر فوق ناخالصی اضافه میکنند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ، یک عنصر 5 ظرفیتی مانند آرسنیک یا آنتیوان تزریق شود، چهار الکترون مدار آخر آرسنیک با چهار اتم مجاور سیلسیم یا ژرمانیم تشکیل پیوند اشتراکی داده و الکترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقی می‌ماند.
بنابرین هر اتم آرسنیک، یک الکترون اضافی تولید می‌کند، بدون اینکه حفره ای ایجاد شده باشد. نیمه هادی هایی که ناخالصی آن از اتم های پنج ظرفیتی باشد، نیمه هادی نوع N نام دارد.
در نیمه هادی نوع N ، چون تعداد الکترون ها خیلی بیشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدایت جریان را انجام می‌دهند . به حامل هدایت فوق حامل اکثریت و به حفره ها حامل اقلیت می‌گویند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم ، یک ماده 3 ظرفیتی مانند آلومنیوم یا گالیم تزریق شود، سه الکترون مدار آخر آلومنیوم با سه الکترون سه اتم سیلیسیم یا ژرمانیم مجاور ، تشکیل پیوند اشتراکی می‌دهند . پیوند چهارم دارای کمبود الکترون و در واقع یک حفره تشکیل یافته است .
هر اتم سه ظرفیتی، باعث ایجاد یک حفره میشود، بدون اینکه الکترون آزاد ایجاد شده باشد. در این نیمه هادی ناخالص شده، الکترون ها فقط در اثر شکسته شدن پیوندها بو جود می‌آیند.
نیمه هادی هایی که ناخالصی آنها از اتم های سه ظرفیتی باشد، نوع P می‌نامند .
حفره ها در این نیمه هادی به عنوان حامل های اکثریت و الکترون ها به عنوان حاملهای اقلیت وجود دارد، تبدیل یک نیمه هادی نوع p وn و بالعکس بوسیله عملی به نام «جبران»(Compensation) امکان پذیر میباشد .
36 صفحه فایل ورد قابل ویرایش
فهرست مطالب:
نیمه هادی ها و ساختمان داخلی آنها. ۲
۱- نیمه هادی نوع N وP.. 3
2- اتصال PN و تشکیل نیمه های دیود. ۵
۳ـ۱) لایه تهی… ۶
۳ـ۲) پتانسیل سد.. ۷
۳ـ۳ ولتاژ شکست…. ۹
۳ـ۴ منحنی دیود در بایاس مستقیم.. ۱۰
۳ـ۵ منحنی دیود. ۱۱
۳ـ۶ دیود ایده آل.. ۱۱
۳ـ۷ ظرفیت دیود. ۱۲
۳ـ۸ دیود با ظرفیت متغییر(وراکتور). ۱۳
۳ـ۹ دیود زنر. ۱۳
۳ـ۹ـ۱ شکست بهمنی و شکست زنر. ۱۳
۳ـ۱۰خاصیت خازنی پیوند و دیودهای وراکتور. ۱۵
مدارهای دیودی… ۱۵
۳-۱۱عیب یابی… ۱۶
۴ـ۱ ترانزیستور بدون بایاس…. ۲۰
۴ـ۲ بایاس FF وRR.. 21
4ـ۳ بایاس FR.. 22
4ـ۴ مقاومت اهمی‌بیس…. ۲۴
۴ـ۵ ولتاژهای شکسته. ۲۵
۴ـ۶ بیس مشترک… ۲۷
۴ـ۷ امیتر مشترک… ۲۸
۴ـ ۸ کلکتور مشترک… ۲۸
۴ـ۹عیب یابی… ۲۸
عیوب متداول.. ۲۸
تعمیرکار چگونه باید فکر کند؟. ۲۹
فهرست منابع.. ۳۲
دانلود مقاله آشنایی با ساختمان و عملکرد نیمه هادی دیود و ترانزیستور
