دستگاه نیمه‌رسانا

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

دستگاه نیمه‌رسانا یا ابزار نیمه‌رسانا (به انگلیسی: Semiconductor device) یک قطعه الکترونیکی است که از خواص ویژه الکترونیکی مواد نیمه‌رسانا، عمدتاً سیلیکون، ژرمانیم و گالیم آرسنید و همچنین نیمه‌رسانای آلی بهره می‌برد.

دستگاه‌های نیمه‌رسانا، در بسیاری از کاربردها جایگزینِ لامپ‌های خلاء شده‌اند. آن‌ها به‌جای استفاده از حالت گازی یا گسیل گرمایونی در خلاء، از رسانایی الکتریکی در حالت جامد استفاده می‌کنند.

دستگاه‌های نیمه‌رسانا، هم به عنوان تجهیزات گسسته و هم به عنوان مدارهای مجتمع (ICها) ساخته می‌شوند. این ICها می‌توانند تنها دو جزء تا میلیاردها جزء داشته باشند. این مدارهای مجتمع روی یک لایه رسانا یا ویفر به هم پیوسته می‌شوند.

مواد نیمه‌رسانا، به این دلیل مفید هستند که می‌توان رفتارشان را با افزودن ناخالصی به راحتی دستکاری کرد. به این کار آلایش یا Doping گفته می‌شود. رسانایی نیمه‌رساناها می‌تواند با قرار گرفتن در یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی، قرارگیری در معرض نور یا گرما یا توسط تغییر شکل مکانیکی یک شبکه سیلیکون تک-کریستال آلاییده کنترل گردد؛ درنتیجه می‌توان از نیمه‌رساناها سنسورهایی عالی ساخت.

یک اتصال دوقطبی n–p–n ساختار ترانزیستور

هدایت جریان در یک نیمه‌رسانا از طریق الکترون‌های متحرک یا «آزاد» و حفره‌های الکترونی اتفاق می‌افتد، که به مجموع این دو "حاملان بار" گفته می شود. تعداد الکترون‌های آزاد و یا حفره‌ها درون نیمه‌رسانا با ناخالص سازی آن با یک نسبت کوچک از یک ناخالصی اتمی (برای مثال توسط فسفر یا بور) بسیار زیاد افزایش پیدا می‌کند.

اگر در یک نیمه رسانا تعداد حفره‌ها بیشتر از الکترون‌ها باشد به آن نیمه رسانای نوع-P گفته می‌شود (P به نشانه Positive یا بار الکتریکی مثبت است) و اگر تعداد الکترون‌ها بیشتر از حفره‌ها باشد به آن نیمه رسانای نوع-n گفته می‌شود (n نشانه Negative و به معنای بار الکتریکی منفی است). اکثر حاملان بار آزاد حاوی بار منفی هستند.

در هنگام ساخت نیمه رساناها محل و تمرکز آلاینده‌های نوع-P یا نوع-n را دقیقاً کنترل می‌کنند. از اتصال نیمه رسانای نوع n با نوع p، اتصال p-n ساخته می‌شود.

دیود[ویرایش]

یک دیود نیمه‌رسانا، ابزاری است که معمولاً از یک پیوند مفرد p_n ساخته شده‌است. در اتصال یک نیمه‌رسانا نوع-p و یک نوع-n، یک ناحیه تخلیه تشکیل می‌دهند، جایی که هدایت جریان توسط کمبود حاملان بار الکتریکی متحرک مهار شده‌است. زمانی که ابزار، بایاس مستقیم است (متصل شده به جانب-p در پتانسیل الکتریکی بالاتر نسبت به جانب-n) ناحیه تخلیه که کاسته شده‌است، برای رسانایی قابل توجه اجازه می‌دهد، در حالیکه وقتی دیود بایاس معکوس است فقط می‌تواند جریان بسیار کم به دست آید و بدین ترتیب، ناحیه تخلیه توسعه می‌یابد.

یادداشت‌ها[ویرایش]

بایاس مستقیم معادلی ست فارسی برای "forward bias"

برق و الکترونیک بایاس مستقیم، ولتاژ اعمال شده به دو سر یک دیود پیوندی p_n است که قطبیت آن به گونه ای می‌باشد که منجر به ایجاد مسیر رسانای کم مقاومت می‌گردد.

بایاس معکوس معادلی ست برای "reverse bias"

برق و الکترونیک بایاس معکوس، ولتاژ اعمال شده به دیود یا پیوند نیمه‌رسانا با قطبیتی که مانع از جاری شدن الکترون‌ها می‌شود یا جریان بسیار اندکی از پیوند عبور می‌کند.

"لامپ خلاء" معادلی ست فارسی برای "vacuum tube" لامپ خلأ اولین بار توسط جان امبروس فلمینگ در سال ۱۹۰۴ ساخته شد.
لامپ‌های خلاء لوله‌های شیشه ای هستند که گازشان تخلیه و درونشان خلأ ایجاد شده‌است، شامل الکترودهایی هستند برای کنترل کردن جریان الکترون.
لامپ‌های خلأ در کامپیوترهای اولیه به عنوان تقویت کننده به کار می‌رفتند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]


مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Semiconductor device». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۰ دسامبر ۲۰۱۷.