Ներքին ընդդեմ արտաքին կիսահաղորդչի
Հատկանշական է, որ ժամանակակից էլեկտրոնիկան հիմնված է մեկ տեսակի նյութի՝ կիսահաղորդիչների վրա։ Կիսահաղորդիչները նյութեր են, որոնք ունեն միջանկյալ հաղորդունակություն հաղորդիչների և մեկուսիչների միջև: Կիսահաղորդչային նյութերը օգտագործվում էին էլեկտրոնիկայի մեջ նույնիսկ մինչև կիսահաղորդչային դիոդի և տրանզիստորի գյուտը 1940-ականներին, սակայն դրանից հետո կիսահաղորդիչները լայն կիրառություն գտան էլեկտրոնիկայի ոլորտում: 1958 թվականին տեխասցի Ջեք Քիլբիի կողմից ինտեգրալային սխեմայի գյուտը աննախադեպ մակարդակի բարձրացրեց կիսահաղորդիչների օգտագործումը էլեկտրոնիկայի ոլորտում:
Բնականաբար կիսահաղորդիչներն ունեն իրենց հաղորդունակության հատկությունը՝ շնորհիվ անվճար լիցքակիրների: Նման կիսահաղորդիչը՝ նյութը, որը բնականաբար ցույց է տալիս կիսահաղորդչային հատկությունները, հայտնի է որպես ներքին կիսահաղորդիչ։ Ընդլայնված էլեկտրոնային բաղադրիչների մշակման համար կիսահաղորդիչները բարելավվել են՝ ավելի մեծ հաղորդունակությամբ աշխատելու համար՝ ավելացնելով նյութեր կամ տարրեր, որոնք մեծացնում են կիսահաղորդչային նյութում լիցքակիրների թիվը: Նման կիսահաղորդիչը հայտնի է որպես արտաքին կիսահաղորդիչ։
Ավելին ներքին կիսահաղորդիչների մասին
Ցանկացած նյութի հաղորդունակությունը պայմանավորված է էլեկտրոններով, որոնք թողարկվում են ջերմային գրգռման արդյունքում հաղորդման գոտի: Ներքին կիսահաղորդիչների դեպքում արձակված էլեկտրոնների թիվը համեմատաբար ավելի քիչ է, քան մետաղներում, բայց ավելի մեծ, քան մեկուսիչներում։ Սա թույլ է տալիս նյութի միջոցով հոսանքի շատ սահմանափակ հաղորդունակություն: Երբ նյութի ջերմաստիճանը բարձրանում է, ավելի շատ էլեկտրոններ են ներթափանցում հաղորդման գոտի, և, հետևաբար, կիսահաղորդչի հաղորդունակությունը նույնպես մեծանում է:Կիսահաղորդիչում կան երկու տեսակի լիցքակիրներ՝ էլեկտրոնները, որոնք թողարկվում են վալենտական գոտու մեջ և թափուր ուղեծրերը, որոնք ավելի հայտնի են որպես անցքեր: Ներքին կիսահաղորդիչում անցքերի և էլեկտրոնների թիվը հավասար է: Ե՛վ անցքերը, և՛ էլեկտրոնները նպաստում են ընթացիկ հոսքին: Երբ կիրառվում է պոտենցիալ տարբերություն, էլեկտրոնները շարժվում են դեպի ավելի բարձր պոտենցիալ, իսկ անցքերը՝ դեպի ավելի ցածր ներուժ:
Կան բազմաթիվ նյութեր, որոնք գործում են որպես կիսահաղորդիչներ, և որոշ տարրեր են, իսկ որոշները՝ միացություններ: Սիլիցիումը և գերմանիումը կիսահաղորդիչ հատկություններով տարրեր են, մինչդեռ գալիումի արսենիդը միացություն է: Ընդհանուր առմամբ, IV խմբի տարրերը և III և V խմբերի տարրերի միացությունները, ինչպիսիք են գալիումի արսենիդը, ալյումինի ֆոսֆիդը և գալիումի նիտրիդը, ցույց են տալիս կիսահաղորդչային ներքին հատկություններ:
Ավելին արտաքին կիսահաղորդիչների մասին
Ավելացնելով տարբեր տարրեր՝ կիսահաղորդիչների հատկությունները կարող են զտվել՝ ավելի շատ հոսանք անցկացնելու համար:Ավելացման գործընթացը հայտնի է որպես դոպինգ, մինչդեռ ավելացված նյութը հայտնի է որպես կեղտեր: Կեղտերը մեծացնում են նյութի ներսում լիցքակիրների քանակը՝ թույլ տալով ավելի լավ հաղորդունակություն: Կախված մատակարարվող կրիչից, կեղտերը դասակարգվում են որպես ընդունող և դոնոր: Դոնորները այն նյութերն են, որոնք ցանցի ներսում ունեն չկապված էլեկտրոններ, իսկ ընդունիչները այն նյութերն են, որոնք անցքեր են թողնում ցանցում: IV խմբի կիսահաղորդիչների համար III խմբի տարրերը Բորը, Ալյումինը հանդես են գալիս որպես ընդունիչներ, իսկ V խմբի տարրերը՝ Ֆոսֆորը և մկնդեղը որպես դոնոր: II-V խմբի բաղադրյալ կիսահաղորդիչների համար սելենը, թելուրը հանդես են գալիս որպես դոնորներ, իսկ բերիլիումը, ցինկը և կադմիումը որպես ընդունիչներ:
Եթե մի շարք ընդունող ատոմներ ավելացվեն որպես կեղտ, ապա անցքերի թիվը մեծանում է, և նյութը ունի դրական լիցքի կրիչների ավելցուկ, քան նախկինում: Հետևաբար, ակցեպտորի կեղտոտված կիսահաղորդիչը կոչվում է դրական տիպի կամ P-տիպի կիսահաղորդիչ: Նույն ձևով դոնորային կեղտոտված կիսահաղորդիչը, որը նյութը թողնում է էլեկտրոնների ավելցուկով, կոչվում է Բացասական տիպի կամ N-Տիպի կիսահաղորդիչ:
Կիսահաղորդիչները օգտագործվում են տարբեր տեսակի դիոդների, տրանզիստորների և հարակից բաղադրիչների արտադրության համար: Լազերները, ֆոտոգալվանային բջիջները (արևային բջիջներ) և ֆոտոդետեկտորները նույնպես օգտագործում են կիսահաղորդիչներ:
Ո՞րն է տարբերությունը ներքին և արտաքին կիսահաղորդիչների միջև:
