نیم‌رسانا

نیم‌رسانا یا نیمه‌هادی عنصر یا ماده‌ای است که در حالت عادی عایق باشد ولی با افزودن مقداری ناخالصی قابلیّت هدایت الکتریکی پیدا می‌کند. (منظور از ناخالصی عنصر یا عناصر دیگری است غیر از عنصر اصلی یا پایه؛ بر فرض مثال، اگر عنصر پایه سلیسیوم باشد ناخالصی می‌تواند آلومنیوم یا فسفر باشد.) نیمه‌‌رسانا‌ها در لایه ظرفیت خود چهار الکترون دارند. میزان مقاومت الکتریکی نیمه‌رساناها بین رساناها و نارساناها می‌باشد. از نیمه رساناها برای ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و ... استفاده می‌شود. ظهور نیمه رساناها در علم الکترونیک انقلاب عظیمی را در این علم ایجاد کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای این انقلاب است.

محتویات

۱ انواع نیم‌رساناها
۲ عناصر نیم‌رسانا
۳ ساخت ادوات الکترونیکی بوسیله نیمه‌رسانا
۴ جستارهای وابسته

انواع نیم‌رساناها [ویرایش]

نیمه‌رساناها به دو نوع قسمت‌بندی می‌شوند.

نیمه‌رسانای ذاتی
نیمه‌رسانای غیر‌داتی

در نیمه‌رسانای ذاتی تعداد حفره و الکترون برابر است، در صورتی که در نیمه‌رسانای غیر ذاتی چنین نیست. نیمه رسانای غیر ذاتی با آلاییدن نیمه‌رسانای چهار ظرفیتی با یک عنصر سه یا پنج ظرفیتی پدید می‌آید. نیمه‌رساناهای غیر ذاتی به دو دسته تقسیم می‌شوند.

نوع پی P یا Possitive یا دارنده الکترون آزاد ( دهنده) که در آن تعداد حفره‌ها بیشتر است.

نوع ان N یا Negative یا گیرنده الکترون آزاد (پذیرنده) که در آن تعداد الکترون‌ها بیشتر است.

عناصر نیم‌رسانا [ویرایش]

از عناصر نیمه‌رسانا می‌توان به سلیسیوم و ژرمانیوم که پایهٔ الکترونیک هستند اشاره کرد. سلیسیوم در حالت عادی نیمه‌رسانا است و در جدول تناوبی در گروه چهار اصلی و زیر کربن قرار دارد و چهار ظرفیتی می‌باشد یعنی چهار الکترون در آخرین باند خود دارد. حال اگر یکی از عناصر گروه مجاور را به سلیسیوم بیافزاییم، باعث می‌شویم که سلیسیوم قابلیت رسانایی بالاتری پیدا کند. اگر عنصر اضافه شده از گروه سوم اصلی باشد مثلا آلومینیوم، آنگاه مادهٔ بدست آمده نیمه رسانای نوع پی P می‌شود و اگر عنصر اضافه شده از گروه پنج اصلی باشد مثلا آرسنیک، آنگاه مادهٔ بدست آمده نیمه‌رسانای نوع ان N می‌شود. ژرمانیوم از این جهات مانند سیلیسیوم است ولی تفاوت‌هایی هم با آن دارد.

ساخت ادوات الکترونیکی بوسیله نیمه‌رسانا [ویرایش]

طریقه ساخت دیود از نیمه‌رساناها [ویرایش]

از پیوند نیمه رسانای نوع N با نوع P عنصری به نام دیود بدست می‌آید که خاصیت یکسو سازی آن بیشترین کاربرد را در الکترونیک دارد (در دیود هیچ تفاوتی بین اینکه نوع P را با نوع N پیوند دهیم یا نوع N را با نوع P پیوند دهیم وجود ندارد و در هر صورت عنصر بدست آمده دیود خواهد بود.)

خاصیت دیود [ویرایش]

دیود از نوع سیلیسیم تا ولتاژ حدود ۰/۷ ولت عایق بوده و بعد از آن به یک رسانای خوب تبدیل می‌گردد. این ولتاژ آستانهٔ تحریک برای دیودهای مختلف متفاوت است و مثلا برای دیودهای ژرمانیومی حدود ۰/۲۵ ولت است؛ یعنی برای روشن شدن دیود سلیسیومی ۰/۷ ولت نیاز است ولی برای روشن شدن دیود ژرمانیومی ۰/۲۵ ولت لازم است.

روش ساخت ترانزیستور از نیمه رساناها [ویرایش]

ترانزیستور از پرکاربردترین و اصلی‌ترین عناصر در مدارات الکترونیکی و مجتمع می‌باشد. اگر نوع P را با نوع N و دوباره با نوع P پیوند دهیم عنصر بدست آمده ترانزیستور PNP نام خواهد داشت. برعکس اگر اگر نوع N را با نوع P و دوباره با نوع N پیوند دهیم عنصر بدست آمده ترانزیستور NPN نام خواهد داشت که بیشتر از ترانزیستور PNP در صنعت کاربرد دارد.

در اتم هیدروژن الکترون در مدار مشخصی دور می‌زند.
قراردادن دو الکترون پیش هم باعث تغییر محل اوربیتال ها می‌شود و باعث ایجاد پیوند کووالانسی خواهد شد. طبق اصل طرد پاولی هر حالت فقط می‌تواند شامل یک الکترون باشد.
این کار می‌تواند با اتم های دیگری ادامه یابد. به یاد دارید این فلز است، نه نیم‌رسانا.
ادامه چینش مکعب ها بلور را ایجاد می‌کند.
برای این جسم جامد منظم، ساختار نواری می‌تواند محاسبه یا اندازه گیری شود.