آشنايي با ساختمان و عملكرد نيمه هادي ديود و ترانزيستور دسته بندی : فرمت فایل: doc حجم فایل: (در قسمت پایین صفحه درج شده) تعداد صفحات فایل: 36 فروشگاه کتاب : مرجع فایل قسمتی از محتوای متن Word نيمه هادي ها و ساختمان داخلي آنها نيمه هادي ها عناصري هستند كه از لحاظ هدايت ، ما بين هادي و عايق قرار دارند، و مدار آخر نيمه هاديها ، داراي 4 الكترون مي باشد. ژرمانيم و سيليكون دو عنصري هستند كه خاصيت نيمه هادي ها را دارا مي باشند و به دليل داشتن شرايط فيزيكي خوب ، براي ساخت نيمه هادي ديود ترانزيستور ، آي سي (IC ) و .... مورد استفاده قرار مي گيرد. ژرمانيم داراي عدد اتمي 32 مي باشد . اين نيمه هادي ، در سال 1886 توسط ونيكلر1 كشف شد. اين نيمه هادي ، در سال 1810توسط گيلوساك2 و تنارد3 كشف شد. اتمهاي نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم به صورت يك بلور سه بعدي است كه با قرار گرفتن بلورها در كنار يكديگر ، شبكه كريستالي آنها پديد مي آيد . اتم هاي ژرمانيم و سيليسيم به دليل نداشتن چهار الكترون در مدار خارجي خود تمايل به دريافت الكترون دارد تا مدار خود را كامل نمايد. لذا بين اتم هاي نيمه هادي فوق ، پيوند اشتراكي برقرار مي شود. بر اثر انرژي گرمائي محيط اطراف نيمه هادي ، پيوند اشتراكي شكسته شده و الكترون آزاد مي گردد. الكترون فوق و ديگر الكترون هائي كه بر اثر انرژي گرمايي بوجود مي آيد در نيمه هادي وجود دارد و اين الكترون ها به هيچ اتمي وابسته نيست. د ر مقابل حركت الكترون ها ، حركت ديگري به نام جريان در حفره ها كه داراي بار مثبت مي باشند، وجود دارد. اين حفره ها، بر اثر از دست دادن الكترون در پيوند بوجود مي آيد. بر اثر شكسته شدن پيوندها و بو جود آمدن الكترون هاي آزاد و حفره ها ، در نيمه هادي دو جريان بوجود مي آيد.جريان اول حركت الكترون كه بر اثر جذب الكترون ها به سمت حفره ها به سمت الكترون ها بوجود خواهد آمد و جريان دوم حركت حفره هاست كه بر اثر جذب حفره ها به سمت الكترون ها بوجود مي آيد. در يك كريستال نيمه هادي، تعداد الكترونها و حفره ها با هم برابرند ولي حركت الكترون ها و حفره ها عكس يكديگر مي باشند. 1. نيمه هادي نوع N و P از آنجايي كه تعداد الكترونها و حفره هاي موجود در كريستال ژرمانيم و سيليسيم در دماي محيط كم است و جريان انتقالي كم مي باشد، لذا به عناصر فوق ناخالصي اضافه مي كنند. هرگاه به عناصر نيمه هادي ، يك عنصر 5 ظرفيتي مانند آرسنيك يا آنتيوان تزريق4 شود، چهار الكترون مدار آخر آرسنيك با چهار اتم مجاور سيلسيم يا ژرمانيم تشكيل پيوند اشتراكي داده و الكترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقي مي ماند. بنابرين هر اتم آرسنيك، يك الكترون اضافي توليد مي كند، بدون اينكه حفره اي ايجاد شده باشد. نيمه هادي هايي كه ناخالصي آن از اتم هاي پنج ظرفيتي باشد، نيمه هادي نوع N5 نام دارد. در نيمه هادي نوع N ، چون تعداد الكترون ها خيلي بيشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدايت جريان را انجام مي دهند . به حامل هدايت فوق حامل اكثريت و به حفره ها حامل اقليت مي گويند. هرگاه به عناصر نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم ، يك ماده 3 ظرفيتي مانند آلومنيوم يا گاليم تزريق شود، سه الكترون مدار آخر آلومنيوم با سه الكترون سه اتم سيليسيم يا ژرمانيم مجاور ، تشكيل پيوند اشتراكي مي دهند . پيوند چهارم داراي كمبود الكترون و در واقع يك حفره تشكيل يافته است . هر اتم سه ظرفيتي، باعث ايجاد يك حفره مي شود، بدون اينكه الكترون آزاد ايجاد شده باشد. در اين نيمه هادي ناخالص شده، الكترون ها فقط در اثر شكسته شدن پيوندها بو جود مي آيند. نيمه هادي هايي كه ناخالصي آنها از اتم هاي سه ظرفيتي باشد، نوع P 6 مي نامند . حفره ها در اين نيمه هادي به عنوان حامل هاي اكثريت و الكترون ها به عنوان حاملهاي اقليت وجود دارد، تبديل يك نيمه هادي نوع p وn و بالعكس بوسيله عملي به نام جبران (Compensation) امكان پذير مي باشد7. 2. اتصال PN و تشكيل نيمه هاي ديود لحظه اي كه دو قطعه نيمه هادي نوع P وN را به هم پيوند مي دهيم، از آنجايي كه الكترون ها و حفره ها قابل انتقال مي باشند، الكترون هاي موجود در نيمه هادي نوع N به خاطر بار الكتريكي مثبت حفره ها ، جذب حفره ها مي گردند. لذا در محل اتصال نيمه هادي نوع P وN ، هيچ الكترون آزاد و حفره وجود ندارد. 3ـ1) لايه تهي گرايش الكترونهاي طرف n پخش شدن در تمامي جهات است. بعضي از آنها از پيوندگاه مي گذرند. وقتي الكتروني وارد ناحيه p مي شود، يك حامل اقليتي به حساب مي آيد. وجود تعداد زيادي حفره در اطراف اين الكترون باعث مي شود كه عمر اين حامل اقليتي كوتاه باشد. يعني الكترون بلافاصله پس از ورود به ناحيه p به داخل يك حفره فرو مي افتد. با اين اتفاق ، حفره ناپديد و الكترون نوار رسانش به الكترون ظرفيت تبديل مي شود. هر بار كه يك الكترون از پيوندگاه مي گذرد، يك زوج يون توليد مي كند. دايره هايي كه درون آنها علامت مثبت است، نماينده يو نهاي مثبت و دايره هاي با علامت منفي نماينده يو نهاي منفي اند . به دليل بستگي كوالانسي ، يونها در ساختار بلوري ثابت اند و مانند الكترونهاي نوار رسانش يا حفره ها نمي توانند به اين سو و آن سو حركت كنند. هر زوج يون مثبت و منفي را دو قظبي مي ناميم . ايجاد يك به معني اين است كه يك الكترون نوار رسان ش و يك حفره از صحنه عمل خارج شده اند. ضمن اينكه تعداد دو قطبيها افزايش مي يابد ، ناحيه اي در نزديكي پيو ندگاه از بارهاي متحرك خالي از بار را لايه تهي مي ناميم . 3ـ2) پتانسيل سد هر دو قطبي داراي يك ميدان الكتريكي است . بردارها جهت نيروي وارد به بار مثبت را نشان مي دهند. بنابراين ، وقتي الكتروني وارد لايه تهي مي شود، ميدان الكتريكي سعي مي كند الكترون را به درون ناحيه n به عقب براند. با عبور هر الكترون، شدت ميدان افزايش مي يابد تا آنكه سرانجام گذرالكترون ازپيوندگاه متو قف مي شود. در تقريب دوم ، بايد حاملهاي اقليتي رانيز منظور كنيم . به خاطر داشته باشيم كه طرف p داراي تعداد الكترون نوار رسانش است كه از گرما ناشي مي شوند. آنها كه در داخل لايه تهي واقع اند توسط ميدان به ناحيه n برده مي شوند. اين عمل شدت ميدان را اندكي كاهش مي دهد و تعداد كمي حاملهاي اكثريتي از طرف راست به چپ اجازه عبورمي يابند تا ميدان به شدت قبلي خود بگردد. به محلي كه در آن الكترون ها و حفره ها وجود ندارند را ناحيه تخليه8 يا سر كنندگي مي نامند. حال تصوير نهايي تعادل را در پيوندگاه ارائه مي دهيم: olliتعداد كمي حاملهاي اقليتي از يك طرف پيوندگاه به طرف ديگر سوق مي يابند. عبور آنها ميدان را كاهش مي دهد مگر اينكه، liliتعداد كمي حاملهاي اكثريتي از پيوندگاه با عمل پخش گذر كنند و شدت ميدان را به مقدار اوليه برگردنند liol ميدان موجود بين يونها معرف اختلاف پتانسيلي است كه به آن پتانسيل سد مي گوييم . پتانسيل سد كنندگي براي نيمه هادي سيليسيم بين 60 تا 70 ولت و براي نيمه هادي ژرمانيم بين 20 تا 30 ولت مي نامند. مقدار ولتاژي كه لازم است تا سد كنندگي مورد نظر در پيوند PN خنثي شود را ولتاژ سد كنندگي مي نامند و آن را با Vy نشان مي دهند. هنگام هدايت ديود ، افت ولتاژ دو سر آن در حالت ايده آل صفر و در حالت واقعي ، برابر مقدار ولتاژ سد كنندگي مي باشد. قطب منفي منبع به بلور n، و قطب مثبت آن به بلور p متصل است. اين نوع اتصال را باياس مستقيم مي ناميم. هرگاه پتانسيل منفي به آند(A) و پتانسيل مثبت به كاتد (K) وصل شود، ديود هدايت نمي كند و اين حالت را باياس مخالف ديود مي نامند. منبع dc را وارونه مي بنديم تا باياسي معكوس براي ديود برقرار شود. ميداني كه از خارج اعمال مي شود با ميدان لايه تهي هم جهت است. به اين دليل ، حفره ها و الكترونها به سوي دو انتهاي بلوار عقب نشيني مي كنند (از پيوندگاه دور مي شوند) . الكترونهاي دور شونده پشت سر خود يونهاي مثبت بر جاي مي گذارند ، و حفره هايي كه مي روند يونهاي منفي باقي مي گذارند . بنابراين لايه تهي پهنتر مي شود .هر چه باياس معكوس بزرگتر باشد لايه تهي پهنتر است. وقتي حفره ها و الكترونها از پيوندگاه دور مي شوند، يونهاي نوزاد اختلاف پتانسيل بين دو طرف لايه تهي را افزايش مي دهند. هر چه لايه تهي پهنتر مي شود ، اين اختلاف پتانسيل بزرگتر است. افزايش پهناي لايه تهي وقتي متوقف مي شود كه اختلاف پتانسيل آن با ولتاژ معكوس اعمال شده مساوي باشد. هنگام قطع ديود ، مقاومت دو سر آن زياد مي باشد و مانند يك مدار باز عمل مي كند. با توجه به حالت هاي بررسي شده در خصوص ديود ، منحني مشخصه ، زيرا به دست مي آوريم. 3ـ3 ولتاژ شكست اگر ولتاژ معكوس را افزايش دهيم سرانجام به ولتاژ شكست مي رسيم ، در ديودهاي يكسو ساز(آنهاي كه ساخته شده اند تا در يك جهت بهتر از جهت ديگر رسانايي داشته باشند)، ولتاژ شكست معمولاً ازV 50 بيشتر است. همين كه ولتاژ شكست فرا مي رسد، تعداد زيادي حامل اقليتي در لايه تهي ظاهر مي شود و رسانش شديد مي شود. در باياس معكوس الكترون به راست و حفره به چپ رانده مي شود. سرعت الكترون ، ضمن حركت زياد مي شود . 1 winkler 2 Gilosake 3 Tanard 4 Dopping 5 Negative 6 Positive 7 Martin Hartley Jonws، روشهاي الكترونيك از تئوري تا عملي، بهزاد رضوي و همايون نيكوكار، انتشارات باستان،5،1361 8 Deplition Region (توضیحات کامل در داخل فایل) متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن در این صفحه درج شده به صورت نمونه ولی در فایل دانلودی بعد پرداخت، آنی فایل را دانلود نمایید