1.1 Yarimo'tkazgichlarga kirish
Yarimo'tkazgichlar elektron anjumanlarning asosiy tarkibiy qismidir va ular yarimo'tkazgich materiallaridan qilingan. Yarimo'tkazgichli materiallar dirijyorlar va izolyatorlar o'rtasidagi elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan moddalar sifatida belgilanadi. Direktorlar va izolyatorlar o'rtasida o'tkazuvchanlikni ta'minlashdan tashqari, yarimo'tkazgichlar ham quyidagi xususiyatlarga ega:
1, haroratning ko'tarilishi yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Masalan, silikon (Si) ning harorat 30 daraja 20 darajaga ko'tarilganda ikki baravar ko'payadi.
2, Eksning izlari (ularning mavjudligi va kontsentratsiyasi) yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini keskin o'zgartirishi mumkin. Masalan, agar bitta nopok atom ({+3 +5 {{}}} tsentity Atomlari, haroratda 37 daraja, t {=273+, ts {=273+ 300 kilogramm, shuning uchun t {{{{{{}} 214000 Ō ōlate 0,2 Ō ° skgacha.
3, engil ta'siri yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Masalan, izolyatsiya qiluvchi substratda yotqizilgan kadmiy (kadrlar) plyonka bir necha MGOHMS (MŌ) bir nechta Megoxlning (MŌ) qarshilik ko'rsatadi, bu qarshilikka qarshi bir necha o'nlab kilohsga (kō) tomchi qiladi.
Bundan tashqari, magnit va elektr maydonlari yarimo'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini sezilarli ravishda o'zgartirishi mumkin.
Shu sababli, yarimo'tkazgichlar o'tkazgichlar va izolyatorlar o'rtasida o'tkazuvchanlik va ularning ichki xususiyatlari o'rtasidagi materiallar, yorug'lik, issiqlik, magnitlanish, elektr maydonlari va ta'sirchan konsentratsiyalar kabi tashqi omillar tufayli jiddiy o'zgarishlarga yuqori sezgir.
Ushbu foydali xususiyatlarni hisobga olgan holda yarimo'tkazgichlar samarali foydalanish mumkin. Xususan, diodlar, tranzistorlar va - effystirgi xodimlari bo'yicha keyingi munozaralar shuni ko'rsatadiki, izning aralashmasining mulkiy xususiyatlari yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligini sezilarli ravishda o'zgartiradi.
1.2 Ichki yarimo'tkazgichlar
Biz yarimo'tkazgichlarga iz cheklovlarini qanday tanishtiramiz? Biz to'g'ridan-to'g'ri tabiiy kvartsga nopoklik qo'sha olamiz (asosiy tarkibiy qismi si)? Biz tabiiy silikondan bevosita foydalana olmaymiz, chunki unda uning nazoratsiz o'tkazuvchanligini amalga oshiradigan turli xil nopokliklar mavjud. Barcha yarimo'tkazgichlar uchun asosiy material sifatida xizmat qilish uchun asosiy maqsad nazorat qilinadigan o'tkazuvchanlikka erishish.
Shuning uchun biz tabiiy silikonni toza kremniy kristalli tuzilishiga tozalashimiz kerak. Ushbu sof yarimo'tkazgichlar kristalli tuzilishi intriftik yarimo'tkazuvchilar deb ataladi.
Ichki yarimo'tkazgichlarning xususiyatlari: (ichki yarimoq do'konlar toza kristalli inshootlar)
1, poklik, nopoklik anglatmaydi.
2, barqarorlikni anglatadi. Atomlar bir-biriga bog'lanib, erkin harakatlanishning oldini oladi, bu tabiiy kremniy bilan taqqoslaganda ham ozlikning pasayishiga olib keladi.
1.2.1. Intrincy yarimo'tkazgichlarning kristalli tuzilishi
Kimyoviy tarkibida biz ikki qo'shni kremniy (si) atomlarining tashqi ildizi kristalli elektron atomlarning asosiy elektronlari kristalli aloqalarni shakllantirishini bilib oldik. Biroq, har bir Si atomining barcha tashqi elektronlari o'zlarining kovalent aloqalarida qat'iy emas. Buning sababi shundaki, material harorat bilan atrof muhitda mavjud. Buyurtmalangan harakatlardan tashqari, eng yuqori gazlar harorat ta'siri tufayli - Tasodifiy harakatlanishadi. Ba'zida elektron bir atomlarga qaraganda ko'proq energiyaga ega bo'lishi mumkin, uni kovalent aloqasidan ozod qilinishini va erkin elektron bo'ladi. Kam miqdordagi energiya miqdori bo'lsa ham, dirijyorning eng yuqori gazlari yo'naltiriladigan harakatni keltirib chiqarishi mumkin.
Ichki yarimo'tkazgichlar aralashmalarsiz. Elektron koval rishtalaridan xoli bo'lganida, u teshik deb nomlangan bo'sh ish o'rinlarini qoldiradi. Ichki yarimo'tkazgichlarda tekin elektronlar soni teshiklar soniga teng va ular juft bo'lib paydo bo'ladi. Kristal tuzilishi, teshiklar va bepul elektronlar quyidagi rasmda tasvirlangan:
1.2.1. Inpincly yarimo'tkazgichlarning kristalli tuzilishi (davomi)
Agar ichki yarim semizotorda tashqi elektr maydonchasi qo'llanilsa:
1, bepul elektronlar yo'nalishni shakllantirish, shakllantirishElektron oqim.
2, teshiklar mavjudligi sababli, valent elektronlar ushbu teshiklarni to'ldirish uchun ma'lum bir yo'nalishda harakatlanmoqda, shuningdek, teshiklarni yo'naltirishga olib keladi (bepul elektron va teshiklar juft bo'lib paydo bo'ladi). Teshiklarning bu harakati a shakl hosil qiladiteshik oqimi. Erkin elektron va teshiklar akisiyatda harakatlanmoqda va qarama-qarshi yo'nalishlarda harakatlanayotganidek, ichki yarimo'tkazgichdagi umumiy oqim bu ikki oqimning yig'indisidir.
Yuqoridagi hodisalar, ikkala teshik va erkin elektronlar elektr zaryadlarini ko'taradigan zarracha sifatida ishlaydi (bunday zarralar deyiladi)Qopqoq tashuvchilar). Shunday qilib, ikkalasi ham zaryadlovchini tashuvchilar. Bu direktorlarning ichki yarimo'tkazgichlaridan ajratib turadi: dirijyorlarda faqat bitta turdagi tashuvchis, ichki yarim omborxonalar mavjud, ularda ikkita turdagi zaryadlovchi mavjud.
1.2.2 INTERSPRICKERY SUTTUBLARDAGI BOSHQARISH
Yarim semirg'ich egasi bepul elektron - Teshikli juftlik termal haykallarni olib tashlaydiIchki qo'zg'alish.
Tasodifiy elektron harakat paytida, ular teshiklarga duch kelganida, bir vaqtning o'zida bo'sh elektron va teshiklar yo'qoladi. Ushbu hodisa deyiladitasdiqlamoq. Ichki qo'zg'alish natijasida hosil bo'lgan engil elektron - teshiklari sonini bir dinamik muvozanatga erishgan bepul elektron - teshiklari sonini tenglashtiradi. Bu shuni anglatadiki, ma'lum bir haroratda bo'sh elektron va teshiklarning kontsentratsiyasi bir xil.
Atrof-muhit harorati ko'tarilganda, termal harakat kuchayadi va elentelelelelsning cheklovlaridan xoli, bu teshiklarning kuchayishiga olib keladi. Binobarin, tashuvchi kontsentratsiyasi kuchayadi, o'tkazuvchanlikni oshirishni kuchaytiradi. Aksincha, harorat pasayganda, tashuvchi kontsentratsiyasi kamayadi, o'tkazuvchanlikni kamaytiradi. Harorat mutlaq nolga tushganda (0 k), valent elektronlari kovalent aloqalardan xoli bo'lish uchun energiya etishmaydi, natijada hech qanday ishuqqa ega emas.
Ichki yarimo'tkazgichlarda o'tkazuvchanlik ikki turdagi zaryadlovchilarning harakatini o'z ichiga oladi. Garchi ichki semizzorlarning o'tkazish qobiliyati haroratga bog'liq bo'lsa-da, ularning kristalli tuzilishiga nisbatan juda yomon holatida qoladi. Kambag'al o'tkazuvchanligiga qaramay, intriftik semizlik o'tkazuvchan xususiyatlarida kuchli nazoratni namoyon etmoqda.
1.3 doplangan yarimo'tkazgichlar
Ushbu bo'limda ichidagi semizlik semizlik o'tkazuvchanlik o'tkazuvchanligi kabi kuchli boshqaruvni namoyon etishini tushuntiradi. Bu erda biz yarimo'tkazgichlarning quyidagi mulkidan foydalanamiz:Kuzatqichliklarning izi o'tkazuvchanligini sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin.
"Doping" ichki yarim himoyachiga tegishli nopok elementlarni joriy etish jarayonini anglatadi. Yetkazib berilmagan nopok elementlarning turiga qarab, doplangan yarimo'tkazgichlar ichiga kiritilishi mumkinN - Turn semita subyekturavaP - Turnyorlik sarmoyalar. Nopok elementlarining kontsentratsiyasini nazorat qilish orqali, doplangan yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligi aniq tartibga solinishi mumkin.
1.3.1 N - Turli yarimboduktor
"N" stendlarSalbiyElektron zaryadni olib yurganligi sababli, elektron zaryadni olib, engil. Qo'shimcha elektronlarni kristall tuzumiga, Kristalli tuzilishga, odatda yarimo'tkazgichga dog 'tushiriladi. Fosformut atomida beshta valent elektron vositasi, atrofdagi kremniy atomlari, bitta qo'shimcha elektron qoladi. Ushbu elektron energiya kiritish bilan osongina elektron vositaga aylanishi mumkin. Endi atom, endi billur panjarada o'rnatilgan va elektron etishmayotgan va elektronga ega bo'lmagan ijobiy ionga aylanadi. Buni quyidagi rasmda tasvirlangan:
1.3.1 N - Turli yarimovuaryura (davomi)
N - turdagi yarim tarmoq mahsulotlari, tekin elektronlarning konsentratsiyasi teshiklardan katta. Shuning uchun, bepul elektronlar deyiladiKo'pchilik tashuvchilar(ko'paytirgichlar), teshiklar deb nomlanadiozchiliklar tashuvchilar(v)). Shunday qilib, n - Turnyor turdagi yarimyoduktor birinchi navbatda bepul elektronlarga tayanadi. Ko'pincha dopurtlarning kontsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, ko'pchilik tashuvchilarning kontsentratsiyasi va o'tkazuvchanlik kuchayadi.
Keling, ko'pchilik aviakompaniyasining kontsentratsiyasi oshganda ozchiliklar tashuvchilarining kontsentratsiyasi qanday o'zgarishini ko'rib chiqaylik. Ozchiliklar tashuvchisi kontsentratsiyasi pasayadi, chunki bepul elektronlar teshiklar bilan rozilik ehtimoli ko'tariladi.
Harorat ko'tarilganda, tashuvchilar soni ortadi va ko'pchilik tashuvchilarning o'sishi ozchiliklar tashuvchilarining ko'payishi bilan tengdir. Ammo ozchiliklar tashuvchisining o'zgarishi foizining o'zgarishi ko'pchilik tashuvchilaridan yuqori (ozchiliklarning turli xil asosiy kontsentratsiyasi tufayli ham ozchiliklarning turli xil asosiy konsentratsiyasi tufayli). Shuning uchun ozchilik tashuvchilarining kontsentratsiyasi past bo'lsa-da, ular kam baholanmasliklari kerak. Ozchiliklar tashuvchilari yarimo'tkazgich qurilmalarining harorat barqarorligiga ta'sir qiluvchi va shuning uchun ularning kontsentratsiyasi ham ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan tanqidiy omil hisoblanadi.
1.3.2 p - Turi turi
"P" stendlarIjobiy, ijobiy zaryadlangan teshiklardan keyin nomlanadi. Qo'shimcha teshiklarni billur tuzilishga, ilkali elementlarni (masalan, Boron, B) yarim semizotvatorga dog 'tushiriladi. Boron atom atrofidagi kremniy atomlari bilan kovalent aloqalar hosil bo'lganda, u bo'sh joyni yaratadi (elektr neytral bo'lgan). Qo'shni silikon atomidan bo'lgan valent elektron vositasi bu bo'sh joyni to'ldirganda, kovalent aloqasi teshikni hosil qiladi. Nopoklik atom, keyinchalik haqiqiy salbiy ion bo'ladi. Buni quyidagi rasmda tasvirlangan:
1.3.2 p - Turi turi (davomi)
N - turdagi yarim semizlik yuklar, p - Turnyor turdagi yarim yillik:
Teshiklar ko'pchilik tashuvchilar, erkin elektronlar esa ozchilik tashuvchilaridir.
Ish o'tkazuvchanlik birinchi navbatda teshiklarga tayanadi. Doplangan aralashmalarning kontsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, teshiklarning kontsentratsiyasi shunchalik ko'p bo'lsa (atomlarda bo'sh ish o'rinlari elektronni o'zlashtiradi). Ozchiliklar tashuvchi kontsentratsiyasi pasayadi.
Harorat ko'tarilganda, erkin elektron konsentratsiyaning foiz o'zgarishi teshik konsentratsiyasidan yuqori.