نيمه هادي
نیمه هادی ماده ای است که معمولاً یک عنصر شیمیایی جامد یا ترکیبي است، که در برخی شرایط می تواند الکتریسیته را عبور دهد, كه در این صورت ، این ماده را به عنوان یک وسیله مناسب برای کنترل جریان الکتریکی تبدیل می کند. هدایت آن بسته به جریان یا ولتاژ اعمال شده بر روی الکترود کنترل یا شدت تابش مادون قرمز (IR) ، نور مرئی ، ماوراء بنفش (UV) یا اشعه X متفاوت است.
خصوصیات خاص نیمه هادی به ناخالصی ها یا دوپانت ها بستگی دارد. یک نیمه هادی از نوع N جریان اصلی را به شکل الکترونهایی با بار منفی ، به روشی مشابه انتقال جریان در یک سیم ، حمل می کند. یک نیمه هادی از نوع P حامل جریان اصلی است به عنوان نقص الکترونی به نام سوراخ. یک سوراخ دارای یک بار الکتریکی مثبت ، برابر و مخالف با بار در یک الکترون است. در یک ماده نیمه هادی ، جریان سوراخ ها در جهت خلاف جریان الکترون ها اتفاق می افتد.
نیمه هادی های ابتدایی شامل آنتیموان ، آرسنیک ، بور ، کربن ، ژرمانیوم ، سلنیوم ، سیلیکون ، گوگرد و تلوریم هستند. سیلیکون مشهورترین اینها است و اساس اکثر مدارهای یکپارچه (IC) را تشکیل می دهد. ترکیبات نیمه هادی معمول شامل گالیم آرسنید ، آنتی مونیدیم ایندیوم و اکسید اکثر فلزات است. از این میان ، آرسنید گالیم (GaAs) به طور گسترده ای در دستگاه های تقویت کننده کم سر و صدا ، با ضریب بالا و ضعیف استفاده می شود.
یک دستگاه نیمه هادی می تواند عملکرد لوله خلاء را که صدها برابر حجم آن است ، انجام دهد. یک مدار مجتمع (IC) مانند تراشه ریزپردازنده می تواند کار مجموعه ای از لوله های خلاء را انجام دهد که یک ساختمان بزرگ را پر کرده و به کارخانه تولید برق خود نیاز دارد.
يک نیمه هادی ماده ای با ویژگی های هادی و عایق (الکتریکی) است. یک نیمه هادی می تواند جریان را در وضعیت های خاصی عبور دهد ولی همیشه جریان را عبور نمی دهد. این ویژگی نیمه هادی آن را به ابزاری مناسب برای استفاده الکتریکی با یک رفتار کنترل شده در جایی که نیاز است بدل کرده است.
هدایت نیمه هادی به چندین عامل مثل جریان یا ولتاژ اعمالی به الکترود کنترلی یا شدت منتشر کردن مادون قرمز (IR)،نور مرئی، فرا بنفش (UV) یا اشعه های X بستگی دارد.
بنابراین می توانیم بگوییم نیمه هادی ماده ای است که هدایت الکتریکی بیشتری از عایق دارد و این مقدار کمتر از هادی است. نمونه هاي نیمه هادی ها عبارتند از: دیودها ، ترانزیستورها ، و بسیاری از سلول های فتوولتائیک.
حقایقی در مورد نیمه هادی ها
همانطور که قبلا گفتم نیمه هادی ویژگی دوگانه دارد ، هم عایق و هم هادی الکتریکی است. این ویژگی نیمه هادی به ناخالصی های اضافه شده به مواد سازنده نیمه هادی بستگی دارد(نیمه هادی ناخالص نام دارد). ناخالصی های اضافه شده به مواد سازنده نیمه هادی برای تغییر ویژگی الکتریکی ناخالص ساز نام دارند و فرآیند افزودن ناخالصی دوپینگ( ناخالص سازی) نام دارد.
انواع نیمه هادی
نیمه هادی نوع N گونه ای است که جریان را از الکترون های با بار منفی حمل می کند. این بسیار مشابه با جریان درون سیم است.
نیمه هادی نوع P گونه ای است که جریان غالبا در جایی که کمبود الکترون وجود دارد که به آن مکان حفره می گویند حمل می کند. حفره بار مثبت دارد. این بار معادل بار الکترون است. این حفره ها در جهت مخالف الکترون ها جریان دارند.
طراحی مدار چگونه است