በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ, ይህ በኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ የሚኖረው የቀዳዳዎች እና ኤሌክትሮኖች ቀጥተኛ እንቅስቃሴ ነው.
በሙከራዎቹ ምክንያት በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት ከቁስ ማስተላለፍ ጋር አብሮ እንደማይሄድ ተስተውሏል - የለም የኬሚካል ለውጦች. ስለዚህ ኤሌክትሮኖች በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ እንደ ወቅታዊ ተሸካሚዎች ሊቆጠሩ ይችላሉ.
በውስጡም የቁሳቁስን የኤሌክትሪክ ፍሰት የመፍጠር ችሎታ ሊታወቅ ይችላል በዚህ አመላካች መሰረት, ተቆጣጣሪዎች በዲኤሌክትሪክ እና በዲኤሌክትሪክ መካከል መካከለኛ ቦታ ይይዛሉ. ሴሚኮንዳክተሮች የተለያዩ ማዕድናት፣ አንዳንድ ብረቶች፣ የብረት ሰልፋይዶች፣ ወዘተ ናቸው። ኤሌክትሪክበሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የሚከሰተው በነፃ ኤሌክትሮኖች ክምችት ምክንያት ነው, ይህም በእቃው ውስጥ ወደ አቅጣጫ ሊንቀሳቀስ ይችላል. ብረቶችን እና መቆጣጠሪያዎችን በማነፃፀር በሙቀት መቆጣጠሪያቸው ላይ ባለው ተጽእኖ መካከል ልዩነት እንዳለ ልብ ሊባል ይችላል. የሙቀት መጠን መጨመር የሴሚኮንዳክተሮች እንቅስቃሴን መቀነስ ያስከትላል. በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የሙቀት መጠን ከጨመረ, የነጻ ኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ የበለጠ ትርምስ ይሆናል. ይህ የሆነበት ምክንያት በግጭቶች ቁጥር መጨመር ምክንያት ነው. ነገር ግን, በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ, ከብረት ጋር ሲነጻጸር, የነጻ ኤሌክትሮኖች ክምችት በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል. እነዚህ ምክንያቶች በኮንዳክሽን ላይ ተቃራኒ ተጽእኖ አላቸው፡ ብዙ ግጭቶች ሲበዙ ፣ ንፅፅሩ ዝቅተኛ ነው ፣ ትኩረቱ ከፍ ባለ መጠን ፣ ከፍ ያለ ነው። በብረታ ብረት ውስጥ በሙቀት እና በኤሌክትሮኖች መካከል ባለው የሙቀት መጠን መካከል ምንም ግንኙነት የለም ፣ ስለሆነም የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ የሙቀት መጠን ለውጥ ፣ የነፃ ኤሌክትሮኖች በሥርዓት የመንቀሳቀስ እድሉ እየቀነሰ ይሄዳል። ሴሚኮንዳክተሮችን በተመለከተ ፣ ትኩረትን የመጨመር ውጤት ከፍ ያለ ነው። ስለዚህ, የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን የመተላለፊያ ይዘት የበለጠ ይሆናል.
በክፍያ ተሸካሚዎች እንቅስቃሴ እና በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ እንደ ኤሌክትሪክ ፍሰት እንደዚህ ያለ ጽንሰ-ሀሳብ መካከል ግንኙነት አለ። በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች ገጽታ በተለያዩ ምክንያቶች ተለይተው ይታወቃሉ ፣ ከእነዚህም መካከል የሙቀት እና የቁሳቁስ ንፅህና በጣም አስፈላጊ ናቸው። በንጽህናቸው መሰረት ሴሚኮንዳክተሮች ወደ ቆሻሻ እና ውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች ይከፈላሉ.
የእራሱን መሪን በተመለከተ, በተወሰነ የሙቀት መጠን ውስጥ ያሉ ቆሻሻዎች ተጽእኖ ለእነሱ ትልቅ ቦታ ሊሰጠው አይችልም. በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው የባንዱ ክፍተት ትንሽ ስለሆነ በአገሬው ሴሚኮንዳክተር ውስጥ, የሙቀት መጠኑ ሲደርስ, የቫልዩ ባንድ ሙሉ በሙሉ በኤሌክትሮኖች የተሞላ ነው. ነገር ግን የመተላለፊያው ባንድ ሙሉ በሙሉ ነፃ ነው: በውስጡ ምንም ኤሌክትሪክ የለም, እና እንደ ተስማሚ ዳይኤሌክትሪክ ይሠራል. በሌሎች የሙቀት መጠኖች, በሙቀት መለዋወጥ ምክንያት, አንዳንድ ኤሌክትሮኖች እምቅ መከላከያዎችን በማለፍ ወደ ኮንዲሽን ባንድ ውስጥ ሊገቡ የሚችሉበት እድል አለ.
የቶምሰን ውጤት
የቶምሰን ቴርሞኤሌክትሪክ ውጤት መርህ፡- የኤሌክትሪክ ጅረት በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ሲያልፍ የሙቀት ቅልጥፍና ባለበት ጊዜ፣ ከጁል ሙቀት በተጨማሪ ተጨማሪ የሙቀት መጠኖች ይለቀቃሉ ወይም አሁኑኑ በሚፈስበት አቅጣጫ ይወሰዳሉ።
ተመሳሳይነት ያለው መዋቅር ያለው ናሙና በቂ ያልሆነ ሙቀት መጨመር በንብረቶቹ ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል, በዚህም ምክንያት ንጥረ ነገሩ ተመሳሳይነት የጎደለው ይሆናል. ስለዚህ, የቶምሰን ክስተት የተወሰነ የፔልቴ ክስተት ነው. ልዩነቱ ልዩነቱ ብቻ ነው። የኬሚካል ስብጥርናሙና, እና ያልተለመደው የሙቀት መጠን ይህን ልዩነት ያመጣል.
Eryutkin Evgeniy Sergeevich
የፊዚክስ መምህር ከፍተኛ የብቃት ደረጃ, የስቴት የትምህርት ተቋም ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ቁጥር 1360, ሞስኮ
ቀጥተኛ ግንኙነት ካደረጉ, ውጫዊው መስክ የማገጃውን መስክ ያጠፋል, እና አሁኑን በዋና ቻርጅ ተሸካሚዎች ይሸከማል.
ሩዝ. 9. p-n መገናኛ ከቀጥታ ግንኙነት ()
በዚህ ጉዳይ ላይ፣ የአናሳ ድምጸ ተያያዥ ሞደም አሁኑኑ እዚህ ግባ የሚባል አይደለም፣ በተግባር ግን የለም። ስለዚህ, የ p-n መጋጠሚያ የአንድ-መንገድ የኤሌክትሪክ ፍሰትን ያቀርባል.
ሩዝ. 10. የሲሊኮን የአቶሚክ መዋቅር የሙቀት መጠን መጨመር
የሴሚኮንዳክተሮች (ኮንዳክሽነሮች) የኤሌክትሮኖል-ቀዳዳ (ቀዳዳ) ነው, እና እንዲህ ዓይነቱ ቅልጥፍና (intrinsic conductivity) ይባላል. እና ከኮንዳክተር ብረቶች በተቃራኒ የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ ቁጥር የነፃ ክፍያዎች ቁጥር ይጨምራል (በመጀመሪያው ሁኔታ አይለወጥም) ስለዚህ የሴሚኮንዳክተሮች ቅልጥፍና እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይጨምራል, እና የመቋቋም አቅሙ ይቀንሳል.
በሴሚኮንዳክተሮች ጥናት ውስጥ በጣም አስፈላጊ የሆነ ጉዳይ በውስጣቸው ቆሻሻዎች መኖራቸው ነው. እና ቆሻሻዎች በሚኖሩበት ጊዜ, ስለ ንፅህና አመለካከቶች መነጋገር አለብን.
አነስተኛ መጠን ያለው እና በጣም ከፍተኛ ጥራት ያላቸው የሚተላለፉ ምልክቶች ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን በዘመናዊ የኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ውስጥ በጣም የተለመዱ እንዲሆኑ አድርጓቸዋል. የእነዚህ መሳሪያዎች ስብስብ ከላይ የተጠቀሰውን ሲሊኮን ከቆሻሻዎች ጋር ብቻ ሳይሆን ለምሳሌ ጀርማኒየምን ሊያካትት ይችላል.
አንዱ እንደዚህ አይነት መሳሪያ ዲዲዮ - በአንድ አቅጣጫ የአሁኑን ጊዜ ማለፍ እና ወደ ሌላ እንዳይተላለፍ የሚከላከል መሳሪያ ነው. የሌላ ዓይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ p- ወይም n-type ሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ውስጥ በመትከል ይገኛል.
ሩዝ. 11. በዲያግራሙ ላይ የዲዲዮው ስያሜ እና የመሳሪያው ንድፍ በቅደም ተከተል
ሌላ መሳሪያ፣ አሁን ከሁለት ጋር p-n መጋጠሚያዎችትራንዚስተር ይባላል። የአሁኑን ማስተላለፊያ አቅጣጫ ለመምረጥ ብቻ ሳይሆን ለመለወጥም ያገለግላል.
ሩዝ. 12. የትራንዚስተር አወቃቀሩ ንድፍ እና በኤሌክትሪክ ስዕላዊ መግለጫው ላይ, በቅደም ተከተል ()
ዘመናዊው ማይክሮሶርኮች ብዙ ዳዮዶች, ትራንዚስተሮች እና ሌሎች የኤሌክትሪክ መሳሪያዎች ጥምረት እንደሚጠቀሙ ልብ ሊባል ይገባል.
በሚቀጥለው ትምህርት በቫኩም ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት ስርጭትን እንመለከታለን.
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. ፊዚክስ ( መሰረታዊ ደረጃ የ) መ.፡ ምኔሞሲን 2012
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ፊዚክስ 10ኛ ክፍል. መ: ኢሌክሳ 2005
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. ፊዚክስ ኤሌክትሮዳይናሚክስ ኤም: 2010
- የመሳሪያዎች አሠራር መርሆዎች ().
- ፊዚክስ እና ቴክኖሎጂ ኢንሳይክሎፔዲያ ().
- ኮንዳክሽን ኤሌክትሮኖች በሴሚኮንዳክተር ውስጥ እንዲታዩ የሚያደርገው ምንድን ነው?
- የሴሚኮንዳክተር ውስጣዊ ባህሪ ምንድነው?
- የሴሚኮንዳክተር አሠራር በሙቀት ላይ እንዴት ይወሰናል?
- ለጋሽ ርኩሰት ከተቀባዩ ርኩሰት በምን ይለያል?
- *ከሀ) ጋሊየም፣ ለ) ኢንዲየም፣ ሐ) ፎስፈረስ፣ መ) አንቲሞኒ ቅልቅል ያለው የሲሊኮን እንቅስቃሴ ምን ያህል ነው?
በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት የትምህርቱ ዓላማ-በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የነፃ የኤሌክትሪክ ኃይል ተሸካሚዎችን እና በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት ተፈጥሮ ሀሳብን መፍጠር። የትምህርት ዓይነት፡ ስለ አዲስ ነገር መማር። የመማሪያ እቅድ የእውቀት ፍተሻ 5 ደቂቃ። 1. በብረታ ብረት ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት. 2. በኤሌክትሮላይቶች ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት. 3. የፋራዴይ ህግ ለኤሌክትሮላይዜስ. 4. የኤሌክትሪክ ፍሰት በጋዞች ማሳያዎች 5 ደቂቃ. የቪዲዮው ቁርጥራጮች “በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት” አዲስ ነገር በማጥናት ላይ 28 ደቂቃ. 1. በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ተሸካሚዎችን መሙላት. 2. ሴሚኮንዳክተሮች ንጹሕ ያልሆነ conductivity. 3. ኤሌክትሮ-ቀዳዳ ሽግግር. 4. ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች እና ትራንዚስተሮች. 5. የተቀናጁ ወረዳዎች የተጠናውን ጽሑፍ ማጠናከር 7 ደቂቃ. 1. የጥራት ጥያቄዎች. 2. ችግሮችን መፍታት መማር አዲስ ነገርን ማጥናት 1. በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የሚከፍሉ ተሸካሚዎች በክፍል ሙቀት ውስጥ የሴሚኮንዳክተሮች የመቋቋም አቅም በሰፊ ክልል ውስጥ ያሉ እሴቶች አሏቸው ፣ ማለትም። ከ 10-3 እስከ 107 Ohm ሜትር, እና በብረት እና በዲኤሌክትሪክ መካከል መካከለኛ ቦታን ይይዛሉ. ሴሚኮንዳክተሮች የሙቀት መጠኑ ሲጨምር የመቋቋም ችሎታቸው በፍጥነት የሚቀንስ ንጥረ ነገሮች ናቸው። ሴሚኮንዳክተሮች ብዙ ያካትታሉ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች(ቦሮን, ሲሊከን, ጀርመኒየም, ፎስፈረስ, አርሴኒክ, ሴሊኒየም, ቴልዩሪየም, ወዘተ.) ትልቅ መጠንማዕድናት, alloys እና የኬሚካል ውህዶች. ሁሉም ማለት ይቻላል ኦርጋኒክ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮችአካባቢ - ሴሚኮንዳክተሮች. ለበቂ ዝቅተኛ የሙቀት መጠኖች እና የመብራት ወይም ማሞቂያ ውጫዊ ተጽእኖዎች አለመኖር) ሴሚኮንዳክተሮች የኤሌክትሪክ ፍሰትን አያካሂዱም: በእነዚህ ሁኔታዎች ውስጥ ሁሉም ኤሌክትሮኖች በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ይታሰራሉ. ነገር ግን በኤሌክትሮኖች እና በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ባለው አተሞቻቸው መካከል ያለው ትስስር እንደ ዳይኤሌክትሪክ ኃይል ጠንካራ አይደለም። እና የሙቀት መጠን መጨመር ፣ እንዲሁም በብሩህ ብርሃን ፣ አንዳንድ ኤሌክትሮኖች ከአቶሞቻቸው ተለያይተው ነፃ ክፍያዎች ይሆናሉ ፣ ማለትም ፣ በናሙናው ውስጥ በሙሉ ሊንቀሳቀሱ ይችላሉ። በዚህ ምክንያት, አሉታዊ ክፍያ ተሸካሚዎች - ነፃ ኤሌክትሮኖች - በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ይታያሉ. ኤሌክትሮኖች ኤሌክትሮን ይባላሉ. ኤሌክትሮን ከአቶም ሲወገድ፣ የዚያ አቶም አወንታዊ ክፍያ የማይካስ ይሆናል፣ ማለትም. በዚህ ቦታ ላይ ተጨማሪ አዎንታዊ ክፍያ ይታያል ይህ አዎንታዊ ክፍያ "ቀዳዳ" ይባላል. አንድ ቀዳዳ የተፈጠረበት አቶም የታሰረ ኤሌክትሮን ከአጎራባች አቶም ሊወስድ ይችላል፣ እና ጉድጓዱ ወደ ጎረቤት አቶም ይንቀሳቀሳል፣ እና ያ አቶም በበኩሉ ጉድጓዱን የበለጠ “ማስተላለፍ” ይችላል። ይህ የታሰሩ ኤሌክትሮኖች የ "ማስተላለፊያ" እንቅስቃሴ እንደ ጉድጓዶች እንቅስቃሴ ማለትም አወንታዊ ክፍያዎች ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። በእንቅስቃሴ ምክንያት የሴሚኮንዳክተር እንቅስቃሴ (ለምሳሌ ቻርጅ) በቀዳዳዎች እንቅስቃሴ ምክንያት የሴሚኮንዳክተር እንቅስቃሴ ይባላል። ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ እና ቀዳዳ conductivity የታሰሩ ኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ምክንያት ነው, ንጹህ ሴሚኮንዳክተር (ከቆሻሻ በሌለበት) የኤሌክትሪክ ፍሰት ተመሳሳይ ቁጥር ነጻ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ይፈጥራል, ይህ conductivity ሴሚኮንዳክተሮች ያለውን ውስጣዊ conductivity ይባላል 2. ንጹሕ ያልሆነ conductivity. ሴሚኮንዳክተሮች አነስተኛ መጠን ያለው አርሴኒክ (ከ 10-5%) ወደ ንፁህ ቀልጦ ሲሊኮን ካከሉ ፣ ተራውን ክሪስታል የሲሊኮን ጥልፍልፍ ካጠናከሩ በኋላ ፣ ግን በአንዳንድ ጥልፍልፍ ቦታዎች በሲሊኮን አተሞች ምትክ የአርሴኒክ አተሞች ይኖራሉ ። አርሴኒክ ፣ እንደሚታወቀው ፣ ብዙ ኤሌክትሮኖች ከአጎራባች የሲሊኮን አተሞች ጋር የተጣመሩ የኤሌክትሮኒክስ ቦንዶችን ይፈጥራሉ አምስተኛው ቫለንስ ኤሌክትሮን በቂ ቦንድ አይኖረውም እና ከአርሴኒክ አቶም ጋር በጣም ደካማ ይሆናል, እሱም በቀላሉ ነጻ ይሆናል. በውጤቱም, እያንዳንዱ ርኩስ አቶም አንድ ነፃ ኤሌክትሮን ይሰጣል. አተሞች ኤሌክትሮኖችን በቀላሉ የሚተዉ ቆሻሻዎች ለጋሾች ይባላሉ። ከሲሊኮን አተሞች የሚመጡ ኤሌክትሮኖች ነፃ ይሆናሉ ፣ ቀዳዳ ይፈጥራሉ ፣ ስለሆነም ሁለቱም ነፃ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በአንድ ጊዜ ክሪስታል ውስጥ ሊኖሩ ይችላሉ ። የአተሞች ኤሌክትሮኖች “የሚይዙ” ቆሻሻዎች ነፃ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ይባላሉ። ሆኖም ግን, ከቀዳዳዎች ብዙ እጥፍ የበለጠ ነፃ ኤሌክትሮኖች ይኖራሉ. ዋና ቻርጅ ተሸካሚዎች ኤሌክትሮኖች የሆኑባቸው ሴሚኮንዳክተሮች n-type ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ። አነስተኛ መጠን ያለው ትራይቫለንት ኢንዲየም በሲሊኮን ውስጥ ከተጨመረ የሴሚኮንዳክተሩ ባህሪ ባህሪይ ይለወጣል. ኢንዲየም ሶስት የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች ስላሉት ከሶስት አጎራባች አቶሞች ጋር ብቻ የተዋሃዱ ቦንዶችን መፍጠር ይችላል። ከአራተኛው አቶም ጋር ትስስር ለመፍጠር በቂ ኤሌክትሮን የለም። ኢንዲየም ኤሌክትሮን ከአጎራባች አቶሞች “ይበደራል”፣ በዚህ ምክንያት እያንዳንዱ የሕንድ አቶም አንድ ባዶ ቦታ - ቀዳዳ ይሠራል። ክሪስታል ጥልፍልፍሴሚኮንዳክተሮች, ተቀባዮች. በተቀባይ ርኩሰት ውስጥ ዋናዎቹ የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት በሚተላለፉበት ጊዜ ቀዳዳዎችን ይፈጥራሉ ። ሴሚኮንዳክተሮች ዋናው ቻርጅ ተሸካሚዎች ቀዳዳዎች ናቸው p-type ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ. ሁሉም ማለት ይቻላል ሴሚኮንዳክተሮች ሁለቱንም ለጋሽ እና ተቀባይ ቆሻሻዎች ይይዛሉ። የሴሚኮንዳክተር (ኮንዳክሽን) አይነት የሚወሰነው ከፍተኛ መጠን ያለው የኃይል መሙያ ተሸካሚዎች - ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በንጽሕና ነው. 3. ኤሌክትሮ-ቀዳዳ ሽግግር መካከል አካላዊ ባህሪያትበሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ተፈጥሯዊ ፣ የእውቂያዎች ባህሪዎች (p-n-junction) ሴሚኮንዳክተሮች ከ ጋር የተለያዩ ዓይነቶች conductivity. በ n ዓይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ኤሌክትሮኖች በሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ይሳተፋሉ እና ድንበሩን ወደ ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ያሰራጫሉ ፣ ትኩረታቸው በጣም ዝቅተኛ ነው። በተመሳሳይ, ቀዳዳዎች ከፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ n-type ሴሚኮንዳክተር ይሰራጫሉ. ይህ የሚከሰተው የሶሉቱ አተሞች ከጠንካራ መፍትሄ ወደ ደካማ መፍትሄ በሚጋጩበት ጊዜ በተመሳሳይ መንገድ ነው። በስርጭት ምክንያት, በግንኙነቱ አቅራቢያ ያለው ቦታ ከዋና ዋና ቻርጅ ተሸካሚዎች ተሟጥጧል: በ n ዓይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ የኤሌክትሮኖች ክምችት ይቀንሳል, እና በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ, የቀዳዳው ትኩረት ይቀንሳል. ስለዚህ, የመገናኛ ቦታው መቋቋም በጣም አስፈላጊ ይሆናል. የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች በ pn መስቀለኛ መንገድ መሰራጨቱ ኤሌክትሮኖች የሚመጡበት n-አይነት ሴሚኮንዳክተር በአዎንታዊ መልኩ እንዲከፍል እና የ p-አይነት ሴሚኮንዳክተር አሉታዊ እንዲከፍል ያደርገዋል። በሴሚኮንዳክተር ንክኪ በኩል የነጻ አሁኑን ተሸካሚዎች ተጨማሪ ስርጭትን የሚከላከል የኤሌክትሪክ መስክ የሚፈጥር የኤሌክትሪክ ድርብ ንብርብር ይታያል። በድርብ በተሞላው ንብርብር መካከል ባለው የተወሰነ የቮልቴጅ መጠን፣ በዋናው ተሸካሚዎች አቅራቢያ ያለው የእውቂያ ቦታ ተጨማሪ መሟጠጥ ይቆማል። አሁን ሴሚኮንዳክተሩ ከአሁኑ ምንጭ ጋር ከተገናኘ የኤሌክትሮኒካዊ ክልሉ ከምንጩ አሉታዊ ምሰሶ ጋር የተገናኘ እና የጉድጓዱ ክልል ከአዎንታዊ ምሰሶ ጋር የተገናኘ ከሆነ አሁን ባለው ምንጭ የተፈጠረው የኤሌክትሪክ መስክ ይመራል ። በእያንዳንዱ የሴሚኮንዳክተር ክፍል ውስጥ ዋናውን የአሁኑን ተሸካሚዎች በ p-n-transition ያንቀሳቅሳል. በሚገናኙበት ጊዜ, ቦታው ከዋነኞቹ የወቅቱ ተሸካሚዎች ጋር የበለፀገ ይሆናል, እና ተቃውሞው ይቀንሳል. የሚታይ ጅረት በእውቂያው ውስጥ ይፈስሳል። በዚህ ጉዳይ ላይ ያለው የአሁኑ አቅጣጫ በ በኩል ወይም በቀጥታ ይባላል. የ n-አይነት ሴሚኮንዳክተርን ወደ አወንታዊ እና ፒ-አይነት ከምንጩ አሉታዊ ምሰሶ ጋር ካገናኙት የመገናኛ ቦታው ይስፋፋል። የአከባቢው ተቃውሞ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል. በሽግግር ንብርብር በኩል ያለው የአሁኑ በጣም ትንሽ ይሆናል. ይህ የአሁኑ አቅጣጫ መዘጋት ወይም መቀልበስ ይባላል። 4. ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች እና ትራንዚስተሮች በውጤቱም, በ n-አይነት እና በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች መካከል ባለው ግንኙነት, የኤሌክትሪክ ፍሰት በአንድ አቅጣጫ ብቻ - ከፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ወደ n-ዓይነት ሴሚኮንዳክተር. ይህ ዳዮዶች በሚባሉ መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች ተለዋጭ ጅረት (ይህ ጅረት ተለዋጭ ጅረት ተብሎ ይጠራል) እንዲሁም የ LEDs ለማምረት ያገለግላል። ሴሚኮንዳክተር ማስተካከያዎች ከፍተኛ አስተማማኝነት እና ረጅም የአገልግሎት ሕይወት አላቸው. መሳሪያዎች፡ ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች በሬዲዮ ተቀባይ፣ ቪሲአር፣ ቴሌቪዥኖች እና ኮምፒውተሮች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይበልጥ አስፈላጊ የሆነው የሴሚኮንዳክተሮች አተገባበር ትራንዚስተር ነበር። ሶስት ሴሚኮንዳክተሮችን ያቀፈ ነው-በጠርዙ በኩል አንድ ዓይነት ሴሚኮንዳክተሮች አሉ ፣ እና በመካከላቸው የሌላ ሴሚኮንዳክተር ዓይነት ቀጭን ሽፋን አለ። ትራንዚስተሮች በስፋት ጥቅም ላይ የዋሉት የኤሌክትሪክ ምልክቶችን ለማጉላት በመቻሉ ነው. ስለዚህ, ትራንዚስተር የበርካታ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ዋና አካል ሆኗል. 5. የተቀናጁ ዑደቶች ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች እና ትራንዚስተሮች የተቀናጁ ወረዳዎች የሚባሉ በጣም ውስብስብ መሣሪያዎች “የግንባታ ብሎኮች” ናቸው። ማይክሮ ችፕስ ዛሬ በኮምፒተር እና ቴሌቪዥኖች ፣ ሞባይል ስልኮች እና ውስጥ ይሰራሉ ሰው ሰራሽ ሳተላይቶች በመኪናዎች, በአውሮፕላኖች እና በልብስ ማጠቢያ ማሽኖች ውስጥ እንኳን. የተቀናጀ ዑደት በሲሊኮን ዋይፋይ ላይ ተሠርቷል. የጠፍጣፋው መጠን ከአንድ ሚሊሜትር እስከ ሴንቲሜትር ነው, እና አንድ እንደዚህ ያለ ጠፍጣፋ እስከ አንድ ሚሊዮን የሚደርሱ ክፍሎችን ማስተናገድ ይችላል - ጥቃቅን ዳዮዶች, ትራንዚስተሮች, ተከላካይ ወዘተ ... የተዋሃዱ ወረዳዎች ጠቃሚ ጠቀሜታዎች ከፍተኛ ፍጥነት እና አስተማማኝነት, እንዲሁም ዝቅተኛ ዋጋ ናቸው. . ለዚህም ምስጋና ይግባውና በተቀናጁ ወረዳዎች ላይ በመመስረት ውስብስብ, ግን ለብዙዎች ተደራሽ የሆኑ መሳሪያዎች, ኮምፒተሮች እና ዘመናዊ የቤት እቃዎች መፍጠር ተችሏል. አዲስ ቁሳቁስ በሚያቀርቡበት ወቅት ለተማሪዎች የሚቀርብ ጥያቄ የመጀመሪያ ደረጃ 1. ሴሚኮንዳክተሮች ምን አይነት ንጥረ ነገሮች ሊመደቡ ይችላሉ? 2. የየትኞቹ ቻርጅ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ጅረት ይፈጥራል? 3. የሴሚኮንዳክተሮች መቋቋም በቆሻሻ መገኘት ላይ ለምን ይወሰናል? 4. የ pn መገናኛ እንዴት ይመሰረታል? የ p-n መጋጠሚያ ምን ንብረት አለው? 5. ለምን ነፃ ክፍያ አጓጓዦች ሴሚኮንዳክተር በ p-n መገናኛ ውስጥ ማለፍ የማይችሉት? ሁለተኛ ደረጃ 1. የአርሴኒክ ቆሻሻዎችን ወደ ጀርመኒየም ካስተዋወቁ በኋላ የኤሌክትሮኖች መጠን መጨመር ጨምሯል. የጉድጓዶቹ ትኩረት እንዴት ተለወጠ? 2. የትኛውን ልምድ በመጠቀም የሴሚኮንዳክተር ዳዮድ የአንድ-መንገድ እንቅስቃሴን ማረጋገጥ ይችላሉ? 3. ቆርቆሮን ወደ ጀርማኒየም ወይም ሲሊከን በማቀላቀል pn መገናኛ ማግኘት ይቻላል? የተማረ ቁሳቁስ ግንባታ 1). የጥራት ጥያቄዎች 1. ለምን ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ንጽህና መስፈርቶች በጣም ከፍተኛ ናቸው (በአንዳንድ ሁኔታዎች ውስጥ, እንኳን አንድ ርኩስ አቶም በአንድ ሚሊዮን አቶሞች መገኘት አይፈቀድም)? 2. የአርሴኒክ ቆሻሻዎችን ወደ ጀርማኒየም ካስተዋወቁ በኋላ የኤሌክትሮኖች መጠን መጨመር ጨምሯል. የጉድጓዶቹ ትኩረት እንዴት ተለወጠ? 3. በሁለት n እና p-type ሴሚኮንዳክተሮች ግንኙነት ውስጥ ምን ይሆናል? 4. የተዘጋ ሳጥን ሴሚኮንዳክተር ዳዮድ እና ሪዮስታት ይዟል. የመሳሪያዎቹ ጫፎች ወደ ውጭ ወጥተው ወደ ተርሚናሎች ይገናኛሉ. የትኛዎቹ ተርሚናሎች የ diode እንደሆኑ እንዴት እንደሚወስኑ? 2) ችግሮችን መፍታት እንማር 1. በጋሊየም የተጨመረው ሲሊከን ምን አይነት ኮንዳክሽን (ኤሌክትሮኒካዊ ወይም ቀዳዳ) አለው? ሕንድ? ፎስፈረስ? አንቲሞኒ? 2. ፎስፎረስ ከተጨመረበት ሲሊኮን ምን ዓይነት ኮንዳክሽን (ኤሌክትሮኒካዊ ወይም ቀዳዳ) ይኖረዋል? ቦሮን? አሉሚኒየም? አርሴኒክ? 3. የጋሊየም ቅልቅል ወደ ውስጥ ከገባ የሲሊኮን ናሙና ከፎስፎረስ ቅልቅል ጋር እንዴት መቋቋም ይችላል? የፎስፈረስ እና የጋሊየም አተሞች ክምችት ተመሳሳይ ነው። (መልስ: ይጨምራል) በትምህርቱ ውስጥ የተማርነው · ሴሚኮንዳክተሮች የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን የመቋቋም ችሎታቸው በፍጥነት የሚቀንስ ንጥረ ነገሮች ናቸው። · በኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ምክንያት የሴሚኮንዳክተር እንቅስቃሴ ኤሌክትሮኒክስ ይባላል. · በቀዳዳዎች መንቀሳቀስ ምክንያት የሴሚኮንዳክተር (ኮንዳክተር) መንቀሳቀስ (ሆድ ኮንዳክተር) ይባላል. · አተሞች ኤሌክትሮኖችን በቀላሉ የሚተዉ ቆሻሻዎች ለጋሾች ይባላሉ። ዋና ቻርጅ ተሸካሚዎች ኤሌክትሮኖች የሆኑባቸው ሴሚኮንዳክተሮች n-type ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ። · ኤሌክትሮኖችን ከሴሚኮንዳክተሮች ክሪስታል ጥልፍልፍ አተሞች “የሚይዙ” ቆሻሻዎች ተቀባይ ቆሻሻዎች ይባላሉ። · ሴሚኮንዳክተሮች ዋና ቻርጅ ተሸካሚዎች ቀዳዳዎች የሆኑባቸው ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ። · የሁለት ሴሚኮንዳክተሮች ግንኙነት ከተለያዩ ዓይነት ኮንዳክተሮች ጋር መገናኘቱ የአሁኑን የውኃ ጉድጓድ በአንድ አቅጣጫ እና በጣም የከፋ በተቃራኒው አቅጣጫ የመምራት ባህሪያት አሉት, ማለትም. የአንድ-መንገድ conductivity አለው. የቤት ስራ 1. §§ 11, 12.
ሰላም ውድ የገፁ አንባቢዎች። ጣቢያው ለጀማሪ ራዲዮ አማተሮች የተሰጠ ክፍል አለው፣ ግን እስካሁን ለጀማሪዎች ወደ ኤሌክትሮኒክስ አለም የመጀመሪያ እርምጃቸውን ለሚወስዱ ምንም ነገር አልፃፍኩም። ይህንን ክፍተት እሞላለሁ, እና በዚህ ጽሑፍ የሬዲዮ ክፍሎች (የሬዲዮ ክፍሎች) መዋቅር እና አሠራር ጋር መተዋወቅ እንጀምራለን.
በሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች እንጀምር. ነገር ግን አንድ diode, thyristor ወይም transistor እንዴት እንደሚሰራ ለመረዳት, ምን እንደሆነ መገመት ያስፈልግዎታል ሴሚኮንዳክተር. ስለዚህ, በመጀመሪያ የሴሚኮንዳክተሮችን መዋቅር እና ባህሪያት እናጠናለን ሞለኪውላዊ ደረጃ, እና ከዚያ የሴሚኮንዳክተር ሬዲዮ ክፍሎችን አሠራር እና ዲዛይን እንሰራለን.
አጠቃላይ ጽንሰ-ሐሳቦች.
ለምን በትክክል ሴሚኮንዳክተር diode, ትራንዚስተር ወይስ thyristor? ምክንያቱም እነዚህ የሬዲዮ ክፍሎች መሠረት ነው ሴሚኮንዳክተሮች- ሁለቱንም የኤሌክትሪክ ፍሰትን ለመምራት እና መተላለፊያውን ለመከላከል የሚችሉ ንጥረ ነገሮች።
ይህ በሬዲዮ ኢንጂነሪንግ (ጀርማኒየም ፣ ሲሊከን ፣ ሴሊኒየም ፣ መዳብ ኦክሳይድ) ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ብዙ ንጥረ ነገሮች ቡድን ነው ፣ ግን በዋነኝነት ብቻ ሲሊኮን(ሲ) እና ጀርመኒየም(ጂ)
እንደ ራሳቸው የኤሌክትሪክ ባህሪያትሴሚኮንዳክተሮች በኤሌክትሪክ ጅረት መቆጣጠሪያዎች እና ባልሆኑ አስተላላፊዎች መካከል መካከለኛ ቦታ ይይዛሉ.
የሴሚኮንዳክተሮች ባህሪያት.
የመተላለፊያዎች ኤሌክትሪክ መቆጣጠሪያ በአካባቢው የሙቀት መጠን ላይ በጣም ጥገኛ ነው.
በጣም ዝቅተኛየሙቀት መጠኑ ወደ ፍፁም ዜሮ (-273 ° ሴ) ፣ ሴሚኮንዳክተሮች አታካሂዱየኤሌክትሪክ ፍሰት, እና መጨመርሙቀቶች, የአሁኑን መቋቋም ይቀንሳል.
ሴሚኮንዳክተር ላይ ከጠቆምክ ብርሃን, ከዚያም የኤሌክትሪክ ንክኪነት መጨመር ይጀምራል. ይህንን የሴሚኮንዳክተሮች ንብረት በመጠቀም, ተፈጥረዋል የፎቶቮልቲክመሳሪያዎች. ሴሚኮንዳክተሮች እንዲሁ የብርሃን ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ፍሰት የመቀየር ችሎታ አላቸው ፣ ለምሳሌ ፣ የፀሃይ ኃይል መሰብሰቢያ ሳህኖች. እና ወደ ሴሚኮንዳክተሮች ሲገቡ ቆሻሻዎችአንዳንድ ንጥረ ነገሮች, የኤሌክትሪክ ንክኪነታቸው በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል.
የሴሚኮንዳክተር አተሞች መዋቅር.
ጀርመኒየም እና ሲሊከን የበርካታ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ዋና ቁሳቁሶች ሲሆኑ አራት አላቸው ቫልንስ ኤሌክትሮን.
አቶም ጀርመን 32 ኤሌክትሮኖች እና አቶም ያካትታል ሲሊከንከ 14. ግን ብቻ 28 ኤሌክትሮኖች የ germanium አቶም እና 10 የሲሊኮን አቶም ኤሌክትሮኖች በዛጎሎቻቸው ውስጠኛ ክፍል ውስጥ የሚገኙት በኒውክሊየሎች በጥብቅ የተያዙ ናቸው እና በጭራሽ አይለያዩም። ልክ አራትየእነዚህ አስተላላፊዎች አተሞች የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች ነፃ ሊሆኑ ይችላሉ ፣ እና ከዚያ ሁልጊዜም አይደለም። እና ሴሚኮንዳክተር አቶም ቢያንስ አንድ ኤሌክትሮን ከጠፋ, ከዚያም ይሆናል አዎንታዊ ion.
በሴሚኮንዳክተር ውስጥ, አተሞች በጥብቅ ቅደም ተከተል የተደረደሩ ናቸው: እያንዳንዱ አቶም የተከበበ ነው አራትተመሳሳይ አተሞች. ከዚህም በላይ እርስ በእርሳቸው በጣም ቅርብ በመሆናቸው የቫሌንስ ኤሌክትሮኖቻቸው በአጎራባች አቶሞች ዙሪያ የሚያልፉ ነጠላ ምህዋሮች ይፈጥራሉ, በዚህም አተሞችን ከአንድ ሙሉ ንጥረ ነገር ጋር ያገናኛሉ.
በጠፍጣፋ ንድፍ መልክ በሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ውስጥ የአተሞችን ግንኙነት እናስብ።
በስዕሉ ላይ, ቀይ ኳሶች ከፕላስ ጋር, በተለምዶ, ያመለክታሉ አቶሚክ ኒውክሊየስ(አዎንታዊ ions), እና ሰማያዊ ኳሶች ናቸው የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች.
እዚህ በእያንዳንዱ አቶም ዙሪያ እንዳሉ ማየት ይችላሉ አራትበትክክል አንድ አይነት አተሞች፣ እና እነዚህ አራት እያንዳንዳቸው ከአራት ሌሎች አቶሞች፣ ወዘተ ጋር ግንኙነት አላቸው። ማንኛውም አቶሞች ከእያንዳንዱ ጎረቤት ጋር የተገናኙ ናቸው ሁለትቫልንስ ኤሌክትሮኖች አንዱ ኤሌክትሮን የራሱ ሲሆን ሌላኛው ከአጎራባች አቶም የተበደረ ነው። እንዲህ ዓይነቱ ትስስር ሁለት-ኤሌክትሮን ወይም ይባላል covalent.
በምላሹ, ውጫዊው ሽፋን ኤሌክትሮን ቅርፊትእያንዳንዱ አቶም ይዟል ስምትኤሌክትሮኖች፡ አራትየራሳቸው እና ብቻውን፣ ከአራት ተበድሯል። ጎረቤትአቶሞች. እዚህ ከአሁን በኋላ በአቶም ውስጥ ካሉት የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች መካከል የትኛው "የእርስዎ" እንደሆነ እና የትኛው "የውጭ" እንደሆነ መለየት አይችሉም, ምክንያቱም እነሱ የተለመዱ ሆነዋል. በጠቅላላው የጀርማኒየም ወይም የሲሊኮን ክሪስታል አጠቃላይ የአተሞች ትስስር ፣ ሴሚኮንዳክተር ክሪስታል አንድ ትልቅ ነው ብለን መገመት እንችላለን ። ሞለኪውል. በሥዕሉ ላይ, ሮዝ እና ቢጫ ክበቦች መካከል ያለውን ግንኙነት ያሳያሉ ውጫዊ ሽፋኖችየሁለት አጎራባች አቶሞች ዛጎሎች.
ሴሚኮንዳክተር የኤሌክትሪክ ንክኪነት.
ቀለል ያለ የሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ሥዕልን ተመልከት፣ አተሞች በቀይ ኳስ ከመደመር ጋር የሚወከሉበት፣ እና ኢንተርአቶሚክ ቦንዶች የቫልንስ ኤሌክትሮኖችን በሚወክሉ ሁለት መስመሮች ይታያሉ።
ወደ ፍፁም ዜሮ በሚጠጋ የሙቀት መጠን ሴሚኮንዳክተር አያደርግምየአሁኑ, የለም ጀምሮ ነፃ ኤሌክትሮኖች. ነገር ግን እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን, የቫሌሽን ኤሌክትሮኖች ከአቶሚክ ኒውክሊየስ ጋር ግንኙነት ይዳከማልእና አንዳንድ ኤሌክትሮኖች, ምክንያት የሙቀት እንቅስቃሴ, አተሞቻቸውን መተው ይችላሉ. ከኢንተርአቶሚክ ቦንድ ያመለጠ ኤሌክትሮን ፍርይ", እና ቀደም ሲል በነበረው ቦታ, ባዶ ቦታ ይፈጠራል, እሱም በተለምዶ ይባላል ቀዳዳ.
እንዴት ከፍ ያለየሴሚኮንዳክተር ሙቀት, የ ተጨማሪከኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ነፃ ይሆናል. በዚህ ምክንያት የ "ቀዳዳ" መፈጠር የቫሌንስ ኤሌክትሮን ከአቶም ቅርፊት ከመውጣቱ ጋር የተያያዘ ነው, እና ጉድጓዱ ራሱ ይሆናል. አዎንታዊ የኤሌክትሪክ ክፍያእኩል ነው። አሉታዊየኤሌክትሮን ክፍያ.
አሁን በሥዕላዊ መልኩ የሚያሳየውን ሥዕሉን እንይ በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የአሁኑ ትውልድ ክስተት.
በሴሚኮንዳክተሩ ላይ የተወሰነ ቮልቴጅን, "+" እና "-" እውቂያዎችን ከተጠቀሙ, በእሱ ውስጥ አንድ ጅረት ይነሳል.
በ... ምክንያት የሙቀት ክስተቶች፣ በሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ውስጥ ከኢንተርአቶሚክ ቦንዶች ይጀምራል እራስህን ነፃ አድርግየተወሰነ ቁጥር ያላቸው ኤሌክትሮኖች (ሰማያዊ ኳሶች ከቀስቶች ጋር). ኤሌክትሮኖች የሚስቡ አዎንታዊየቮልቴጅ ምንጭ ምሰሶ ይሆናል መንቀሳቀስወደ እሱ, ወደ ኋላ ትቶ ጉድጓዶች, ይህም በሌሎች ይሞላል የተለቀቁ ኤሌክትሮኖች. ማለትም በውጫዊ ተጽእኖ ስር ነው የኤሌክትሪክ መስክየኃይል መሙያ ተሸካሚዎች የተወሰነ የአቅጣጫ እንቅስቃሴ ፍጥነት ያገኛሉ እና በዚህም ይፈጥራሉ ኤሌክትሪክ.
ለምሳሌ: የተለቀቀው ኤሌክትሮን ከቮልቴጅ ምንጭ አወንታዊ ምሰሶ ጋር በጣም ቅርብ ነው ይስባልይህ ምሰሶ. የኢንተርአቶሚክ ትስስር መስበር እና እሱን መተው ኤሌክትሮን። ቅጠሎችከራሴ በኋላ ቀዳዳ. በአንዳንዶቹ ላይ የሚገኝ ሌላ የተለቀቀ ኤሌክትሮን። ማስወገድከአዎንታዊው ምሰሶ, እንዲሁም ይስባልምሰሶ እና ይንቀሳቀሳልወደ እሱ, ግን በመገናኘትበመንገዱ ላይ ጉድጓድ አለ እና ወደ እሱ ይሳባል አንኳርአቶም, የ interatomic bond ወደነበረበት መመለስ.
የተገኘው አዲስከሁለተኛው ኤሌክትሮኖል በኋላ ቀዳዳ, ይሞላልሦስተኛው የተለቀቀው ኤሌክትሮን ከዚህ ጉድጓድ አጠገብ ይገኛል (ምስል ቁጥር 1). በተራው ጉድጓዶች፣ በአቅራቢያው የሚገኝ አሉታዊምሰሶ, በሌሎች ተሞልቷል የተለቀቁ ኤሌክትሮኖች(ምስል ቁጥር 2). ስለዚህ በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት ይነሳል.
ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ንቁ ሆኖ ሳለ የኤሌክትሪክ መስክ, ይህ ሂደት ቀጣይነት ያለው: interatomic bonds ተሰብረዋል - ነፃ ኤሌክትሮኖች ይታያሉ - ቀዳዳዎች ተፈጥረዋል. ቀዳዳዎቹ በተለቀቁ ኤሌክትሮኖች የተሞሉ ናቸው - ኢንተርአቶሚክ ቦንዶች ወደነበሩበት ይመለሳሉ, ሌሎች ኢንተርአቶሚክ ቦንዶች ተሰብረዋል, ኤሌክትሮኖች የሚወጡት እና ቀጣዩን ቀዳዳዎች ይሞላሉ (ምስል 2-4).
ከዚህ እንጨርሰዋለን-ኤሌክትሮኖች ከቮልቴጅ ምንጭ አሉታዊ ምሰሶ ወደ አወንታዊ, እና ቀዳዳዎች ከአዎንታዊ ምሰሶ ወደ አሉታዊ ይንቀሳቀሳሉ.
ኤሌክትሮ-ቀዳዳ conductivity.
በ "ንጹህ" ሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ቁጥሩ ተለቋልቪ በዚህ ቅጽበትኤሌክትሮኖች ከቁጥር ጋር እኩል ናቸው ብቅ ማለትበዚህ ሁኔታ, ጉድጓዶች, ስለዚህ የእንደዚህ አይነት ሴሚኮንዳክተር የኤሌክትሪክ መቆጣጠሪያ ትንሽ, የኤሌክትሪክ ፍሰት ስለሚሰጥ ትልቅየመቋቋም ችሎታ, እና ይህ የኤሌክትሪክ ንክኪነት ይባላል የራሱ.
ነገር ግን በቅጹ ላይ ወደ ሴሚኮንዳክተር ካከሉ ቆሻሻዎችየሌሎች ንጥረ ነገሮች የተወሰነ ቁጥር ያላቸው አተሞች ፣ ከዚያ የኤሌክትሪክ ንክኪነቱ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል ፣ እና በእሱ ላይ የተመሠረተ መዋቅሮችየንጽሕና ንጥረ ነገሮች አተሞች, የሴሚኮንዳክተሩ ኤሌክትሪክ ኮንዳክሽን ይሆናል ኤሌክትሮኒክወይም ቀዳዳ.
የኤሌክትሮኒክስ ኮንዳክሽን.
እንበል፣ አተሞች አራት የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች ባሉበት ሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ውስጥ፣ አንድ አቶም በሚኖርበት አቶም እንተካለን። አምስትየቫሌንስ ኤሌክትሮኖች. ይህ አቶም ከሱ ጋር አራትኤሌክትሮኖች ከሴሚኮንዳክተሩ አራት አጎራባች አቶሞች ጋር ይገናኛሉ፣ እና አምስተኛየቫሌንስ ኤሌክትሮን ይቀራል" ከመጠን በላይ- ነፃ ማለት ነው። እና ምን ተጨማሪ ተጨማሪነፃ ኤሌክትሮኖች ይኖራሉ ፣ ይህ ማለት በንብረቶቹ ውስጥ እንደዚህ ያለ ሴሚኮንዳክተር ወደ ብረት ይጠጋል ፣ እና ኤሌክትሪክ በእሱ ውስጥ እንዲያልፍ ፣ የኢንተርአቶሚክ ቦንዶች የግድ መጥፋት የለባቸውም.
እንደነዚህ ያሉ ባህሪያት ያላቸው ሴሚኮንዳክተሮች "አይነት" ኮንዲሽነር ያላቸው ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ. n", ወይም ሴሚኮንዳክተሮች n- ዓይነት. እዚህ የላቲን ፊደል n "አሉታዊ" ከሚለው ቃል የመጣ ነው - ማለትም "አሉታዊ" ማለት ነው. በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ይከተላል n- ዓይነት ዋናቻርጅ ተሸካሚዎች- ኤሌክትሮኖች, እና ዋናዎቹ አይደሉም - ቀዳዳዎች.
ቀዳዳ conductivity.
ተመሳሳዩን ክሪስታል እንውሰድ፣ አሁን ግን አተሙን በአተሙ ብቻ እንተካው። ሶስትነፃ ኤሌክትሮን. በሶስት ኤሌክትሮኖች ብቻ ይገናኛል ሶስትአጎራባች አቶሞች, እና ከአራተኛው አቶም ጋር ለመያያዝ በቂ አይሆንም አንድኤሌክትሮን. በውጤቱም, ይመሰረታል ቀዳዳ. በተፈጥሮ ፣ በአቅራቢያው በሚገኝ በማንኛውም ነፃ ኤሌክትሮን ይሞላል ፣ ግን በማንኛውም ሁኔታ ፣ በክሪስታል ውስጥ እንደዚህ ያለ ሴሚኮንዳክተር አይኖርም ያዝኤሌክትሮኖች ቀዳዳዎችን ለመሙላት. እና ምን ተጨማሪበክሪስታል ውስጥ እንደዚህ ያሉ አተሞች ይኖራሉ, ስለዚህ ተጨማሪጉድጓዶች ይኖራሉ.
ስለዚህ ነፃ ኤሌክትሮኖች እንዲለቀቁ እና በእንደዚህ ዓይነት ሴሚኮንዳክተር ውስጥ እንዲንቀሳቀሱ ፣ የግድ መጥፋት አለበት። የቫለንስ ቦንዶችበአተሞች መካከል. ግን አሁንም ቢሆን በቂ ኤሌክትሮኖች አይኖሩም, ምክንያቱም የቀዳዳዎች ብዛት ሁልጊዜ ስለሚሆን ተጨማሪበማንኛውም ጊዜ የኤሌክትሮኖች ብዛት.
እንደነዚህ ያሉት ሴሚኮንዳክተሮች ከ ጋር ሴሚኮንዳክተሮች ይባላሉ ቀዳዳ conductivity ወይም conductors ገጽዓይነት፣ ከላቲን የተተረጎመው “አዎንታዊ” ማለት “አዎንታዊ” ማለት ነው። ስለዚህ, በፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት ክስተት ቀጣይነት ያለው ነው ብቅ ማለትእና መጥፋትአዎንታዊ ክፍያዎች - ቀዳዳዎች. ይህ ማለት በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ማለት ነው ገጽ- ዓይነት ዋናክፍያ አጓጓዦች ናቸው። ጉድጓዶች, እና ዋናዎቹ አይደሉም - ኤሌክትሮኖች.
አሁን በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ስለሚከሰቱት ክስተቶች የተወሰነ ሀሳብ ካሎት ሴሚኮንዳክተር የሬዲዮ አካላትን የአሠራር መርህ ለመረዳት አስቸጋሪ አይሆንም።
እዚህ ላይ እናቆማለን እና መሳሪያውን, የዲዲዮውን የአሠራር መርህ እናስብ እና የአሁኑን-ቮልቴጅ ባህሪ እና የመቀያየር ወረዳዎችን እንመርምር.
መልካም ምኞት!
ምንጭ፡-
1
. ቦሪሶቭ ቪ.ጂ. - ወጣት የሬዲዮ አማተር። በ1985 ዓ.ም
2
. ድር ጣቢያ academic.ru: http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/45172.
ሴሚኮንዳክተሮች ብዙ የኬሚካል ንጥረ ነገሮችን (ጀርማኒየም ፣ ሲሊከን ፣ ሴሊኒየም ፣ ቴልዩሪየም ፣ አርሴኒክ ፣ ወዘተ) ያካትታሉ ፣ እጅግ በጣም ብዙ ቁጥር ያላቸው ውህዶች እና የኬሚካል ውህዶች. በዙሪያችን ባለው ዓለም ውስጥ ያሉ ሁሉም ኦርጋኒክ ያልሆኑ ንጥረ ነገሮች ሴሚኮንዳክተሮች ናቸው። በተፈጥሮ ውስጥ በጣም የተለመደው ሴሚኮንዳክተር ሲሊኮን ነው ፣ እሱም 30% የሚሆነውን የምድር ንጣፍ ይይዛል።
በሴሚኮንዳክተሮች እና ብረቶች መካከል ያለው የጥራት ልዩነት በ ውስጥ ይታያል በሙቀት ላይ የመቋቋም ችሎታ ጥገኛ(ምስል 9.3)
ሴሚኮንዳክተሮች የኤሌክትሮን-ቀዳዳ conductivity መካከል ባንድ ሞዴል
በትምህርት ወቅት ጠንካራ እቃዎችከመጀመሪያዎቹ አቶሞች የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች የኃይል ደረጃዎች የሚመነጨው የኃይል ባንድ ሙሉ በሙሉ በኤሌክትሮኖች ሲሞላ እና በኤሌክትሮኖች ለመሙላት በጣም ቅርብ የሆኑት አንድ ሁኔታ ሊኖር ይችላል። የኃይል ደረጃዎችተለያይቷል። የቫለንስ ባንድ ኢ ቪ ክፍተት ያልተፈታ የኢነርጂ ግዛቶች- የሚባሉት የተከለከለ አካባቢ ኢ.ሰከባንዱ ክፍተት በላይ ለኤሌክትሮኖች የሚፈቀደው የኃይል ግዛቶች ዞን - ኮንዳክሽን ባንድ ኢ ሐ .
በ 0 K ላይ ያለው የመተላለፊያ ባንድ ሙሉ በሙሉ ነፃ ነው, እና የቫሌሽን ባንድ ሙሉ በሙሉ ተይዟል. ተመሳሳይ የባንድ አወቃቀሮች የሲሊኮን, ጀርማኒየም, ጋሊየም አርሴንዲድ (GaAs), ኢንዲየም ፎስፋይድ (ኢንፒ) እና ሌሎች ብዙ ሴሚኮንዳክተር ጠጣሮች ባህሪያት ናቸው.
የሴሚኮንዳክተሮች እና የዲኤሌክትሪክ ሙቀት መጠን እየጨመረ በሄደ ቁጥር ኤሌክትሮኖች ከሙቀት እንቅስቃሴ ጋር የተያያዘ ተጨማሪ ኃይል ማግኘት ይችላሉ. ኪ.ቲ. ለአንዳንድ ኤሌክትሮኖች የሙቀት እንቅስቃሴ ኃይል ለሽግግሩ በቂ ነው ከቫሌንስ ባንድ እስከ ኮንዳክሽን ባንድ ፣በውጫዊ የኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ ስር ያሉ ኤሌክትሮኖች በነፃነት ሊንቀሳቀሱ የሚችሉበት.
በዚህ ጉዳይ ላይ እ.ኤ.አ. ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ባለው ወረዳ ውስጥ, የሴሚኮንዳክተሩ ሙቀት እየጨመረ ሲሄድ, የኤሌክትሪክ ጅረት ይጨምራል.ይህ ጅረት ከኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ጋር በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ብቻ ሳይሆን ከመልክ ጋር የተያያዘ ነው ክፍት ቦታዎች ከኤሌክትሮኖች የመተላለፊያ ባንድን ይተዋልበቫሌሽን ባንድ, የሚባሉት ጉድጓዶች . ባዶ ቦታ ከጎረቤት ጥንድ በቫሌሽን ኤሌክትሮን ሊይዝ ይችላል, ከዚያም ቀዳዳው ወደ ክሪስታል ውስጥ ወደ አዲስ ቦታ ይንቀሳቀሳል.
ሴሚኮንዳክተር በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ከተቀመጠ ነፃ ኤሌክትሮኖች በታዘዘው እንቅስቃሴ ውስጥ ብቻ ሳይሆን ጉድጓዶችም ይሳተፋሉ ፣ ልክ እንደ አወንታዊ ኃይል ያላቸው ቅንጣቶች። ስለዚህ የአሁኑ አይሴሚኮንዳክተር ውስጥ ኤሌክትሮን ያካትታል እኔ nእና ቀዳዳ አይፒሞገዶች: አይ= እኔ n+ አይፒ.
የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ኮንዳክሽን አሠራር በንጹህ (ማለትም ያለ ቆሻሻ) ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ብቻ ይታያል. ይባላል የራሱ የኤሌክትሪክ conductivity ሴሚኮንዳክተሮች. ኤሌክትሮኖች ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ይጣላሉ የፌርሚ ደረጃ, በራሱ ሴሚኮንዳክተር ውስጥ የሚገኝ ሆኖ ይወጣል በባንዳው መካከል(ምስል 9.4).
የሴሚኮንዳክተሮች እንቅስቃሴ በጣም አነስተኛ መጠን ያላቸውን ቆሻሻዎች በማስተዋወቅ በከፍተኛ ሁኔታ ሊለወጥ ይችላል. በብረታ ብረት ውስጥ, ንጽህና ሁልጊዜ የመተላለፊያ ይዘትን ይቀንሳል. ስለዚህ 3% ፎስፎረስ አተሞችን ወደ ንፁህ ሲሊከን በማከል የክሪስታልን ኤሌክትሪክ በ 10 5 ጊዜ ይጨምራል።
ወደ ሴሚኮንዳክተር ትንሽ የዶፓንት መጨመር ዶፒንግ ይባላል።
ቆሻሻን በሚያስገቡበት ጊዜ የሴሚኮንዳክተር የመቋቋም ችሎታ በከፍተኛ ሁኔታ እንዲቀንስ አስፈላጊው ሁኔታ ከክሪስታል ዋና ዋና አተሞች ቫለንስ የንፁህ አተሞች ልዩነት ነው። በቆሻሻ ማጠራቀሚያዎች ውስጥ የሴሚኮንዳክተሮች ንክኪነት ይባላል ርኩስ conductivity .
መለየት ሁለት ዓይነት የንጽሕና ንክኪነት – ኤሌክትሮኒክ እና ቀዳዳ conductivity. የኤሌክትሮኒክስ ኮንዳክሽንፔንታቫለንት አቶሞች (ለምሳሌ፣ አርሴኒክ አቶሞች፣ አስ) ወደ ጀርማኒየም ክሪስታል ከቴትራቫለንት አቶሞች ጋር ሲገቡ ይከሰታል (ምስል 9.5)።
የአርሴኒክ አቶም አራቱ የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች በምስረታው ውስጥ ተካትተዋል። የኮቫለንት ቦንዶችከአራት ጎረቤት ጀርመኒየም አተሞች ጋር. አምስተኛው የቫሌንስ ኤሌክትሮን ወደ ተደጋጋሚነት ተለወጠ። በቀላሉ ከአርሴኒክ አቶም ይርቃል እና ነፃ ይሆናል። ኤሌክትሮን ያጣ አቶም በክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ ባለ ቦታ ላይ የሚገኝ አዎንታዊ ion ይሆናል።
የሴሚኮንዳክተር ክሪስታል ዋና ዋና አተሞች ቫለንስ የሚበልጥ የአተሞች ርኩሰት ይባላል። ለጋሽ ቅይጥ . በመግቢያው ምክንያት በክሪስታል ውስጥ ከፍተኛ ቁጥር ያላቸው ነፃ ኤሌክትሮኖች ይታያሉ. በሺዎች እና በሚሊዮን የሚቆጠሩ ጊዜ - ይህ ሴሚኮንዳክተር ያለውን resistivity ውስጥ ስለታም ቅነሳ ይመራል.
ከፍተኛ የቆሻሻ ይዘት ያለው የመቆጣጠሪያው የመቋቋም ችሎታ ወደ ብረት ማስተላለፊያ ሊቀርብ ይችላል. በነጻ ኤሌክትሮኖች ምክንያት እንዲህ ዓይነቱ ኮንዳክሽን ኤሌክትሮኒክስ ይባላል, እና የኤሌክትሮኒክስ ኮንዳክሽን ያለው ሴሚኮንዳክተር ይባላል n-አይነት ሴሚኮንዳክተር.
ቀዳዳ conductivity የሚከሰተው trivalent አቶሞች ወደ ጀርማኒየም ክሪስታል ሲገቡ ለምሳሌ ኢንዲየም አተሞች (ምስል 9.5)
ምስል 6 የቫሌንስ ኤሌክትሮኖችን በመጠቀም ከሶስት አጎራባች ጀርማኒየም አተሞች ጋር ኮቫለንት ቦንድ የፈጠረ ኢንዲየም አቶም ያሳያል። የኢንዲየም አቶም ከአራተኛው germanium አቶም ጋር ትስስር ለመፍጠር ኤሌክትሮን የለውም። ይህ የጠፋ ኤሌክትሮን በአጎራባች germanium አተሞች ከተነባበረ ትስስር በኢንዲየም አቶም ሊወሰድ ይችላል። በዚህ ሁኔታ ኢንዲየም አቶም በክሪስታል ጥልፍልፍ ቦታ ላይ ወደሚገኝ አሉታዊ አዮንነት ይቀየራል እና ክፍት የስራ ቦታ በአጎራባች አቶሞች ትስስር ውስጥ ይፈጠራል።
ኤሌክትሮኖችን መያዝ የሚችል የአቶሞች ድብልቅ ይባላል ተቀባይ ርኩሰት . ተቀባይ ንጽህናን በማስተዋወቅ ምክንያት በክሪስታል ውስጥ ብዙ covalent ቦንዶች ተሰብረዋል እና ክፍተቶች (ቀዳዳዎች) ይፈጠራሉ። ከአጎራባች ኮቫለንት ቦንዶች የሚመጡ ኤሌክትሮኖች ወደ እነዚህ ቦታዎች መዝለል ይችላሉ፣ ይህም ወደ ክሪስታል ውስጥ ወደ ጉድጓዶች መዞር ይመራል።
በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የጉድጓድ ክምችት ከተቀባይ ርኩሰት ጋር በሴሚኮንዳክተር ኤሌክትሪክ አሠራር ምክንያት ከተነሳው የኤሌክትሮኖች ክምችት በእጅጉ ይበልጣል። n p>> n n. ይህ ዓይነቱ ኮንዳክሽን ይባላል ቀዳዳ conductivity . ቀዳዳ ኮንዳክሽን ያለው ርኩስ ሴሚኮንዳክተር ይባላል ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተር . በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ዋናው ነፃ ክፍያ ተሸካሚዎች ገጽ-አይነት ጉድጓዶች ናቸው።
ኤሌክትሮ-ቀዳዳ ሽግግር. ዳዮዶች እና ትራንዚስተሮች
በዘመናዊ የኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ልዩ ሚና ይጫወታሉ. ባለፉት ሶስት አስርት ዓመታት ውስጥ የኤሌክትሪክ ቫክዩም መሳሪያዎችን ሙሉ በሙሉ ከሞላ ጎደል ተክተዋል.
ማንኛውም ሴሚኮንዳክተር መሳሪያ አንድ ወይም ከዚያ በላይ የኤሌክትሮን ቀዳዳ መገናኛዎች አሉት . ኤሌክትሮ-ቀዳዳ ሽግግር (ወይም n–ገጽ- ሽግግር) - ይህ በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች መካከል የተለያዩ የመተላለፊያ ዓይነቶች ያለው የግንኙነት ቦታ ነው።
በሴሚኮንዳክተሮች ወሰን (ምስል 9.7) ላይ ሁለት እጥፍ የኤሌክትሪክ ሽፋን ይፈጠራል, የኤሌክትሪክ መስክ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች እርስ በርስ የመሰራጨት ሂደትን ይከላከላል.
ችሎታ n–ገጽ- ሽግግሮች የአሁኑን በተግባር በአንድ አቅጣጫ ብቻ እንዲያልፉ ያስችላቸዋል ፣ በተጠሩት መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች. ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች ከሲሊኮን ወይም ከጀርማኒየም ክሪስታሎች የተሠሩ ናቸው. በሚመረቱበት ጊዜ, አንድ ርኩሰት ከተወሰነ አይነት ኮንዲሽነር ጋር ወደ ክሪስታል ይጣመራል, ይህም የተለየ የኮምፕዩተር አይነት ያቀርባል.
ምስል 9.8 የሲሊኮን ዳዮድ የተለመደ የአሁኑ-ቮልቴጅ ባህሪ ያሳያል.
ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች አንድ ሳይሆን ሁለት n-p መገናኛዎች ይባላሉ ትራንዚስተሮች . ትራንዚስተሮች ሁለት ዓይነት ናቸው. ገጽ–n–ገጽ- ትራንዚስተሮች እና n–ገጽ–n- ትራንዚስተሮች. ትራንዚስተር ውስጥ n–ገጽ–nአይነት መሰረታዊ germanium ሳህን conductivity አለው ገጽ-አይነት, እና በላዩ ላይ የተፈጠሩት ሁለቱ ክልሎች የሚመሩ ናቸው n-አይነት (ምስል 9.9).
ትራንዚስተር ውስጥ p–n–p- እሱ በተቃራኒው መንገድ ነው። ትራንዚስተር ፕላስቲን ይባላል መሠረት(ለ) ፣ ተቃራኒው የኮምፕዩተር ዓይነት ካላቸው አካባቢዎች አንዱ - ሰብሳቢ(ኬ) እና ሁለተኛው - አመንጪ(ኢ)
