لطفا کمک کنید. فیزیک الکترونیک

اين مطالب رو بخونيد ممكنه كمكتون كنه :

نقل قول:

نيمه هاديها :
در نيمه هادي ها شكاف انرژي صفر نيست اما در درجه حرارت اتاق معمولا يك الكترون- ولت (كمتر يا بيشتر) مي باشد كه درشرايط خاص مي توان بر آن غلبه كرد و الكترون هاي باند ظرفيت رابه باند هدايت فرستاد تا هدايت الكتريكي ايجاد شود .
پيوند كووالانسي نيمه هادي ها:

پيوند كووالانسي نيمه هادي ها :
گرچه تعداد زيادي از عناصر داراي خاصيت نيمه هادي الكتريكي هستند ، ولي در اينجا به بررسي عناصر سيليكن و ژرمانيم كه داراي كاربرد وسيعي در الكترونيك مي باشند، مي پردازيم. اين عناصر (سيليكن و ژرمانيم ) عناصر چهار ظرفيتي بوده كه در باند ظرفيت داراي چهار الكترون هستند [تعداد الكترونهاي سيليكن 14 و ژرمانيم 32 است ]. علاوه بر سيليكن و ژرمانيم عناصر ديگر نظير كربن و يا تركيباتي مثل گاليم ، ارسنيد (Ga-As) مي توانند به صورت نيمه هادي مورد استفاده قرار گيرند ، ولي به علت ملاحظات عملي كاربرد سيليكن و ژرمانيم در ساختن قطعات الكتريكي بطور وسيعي افزايش يافته است .
عناصر سيليكن و ژرمانيم هر دو داراي ساختمان كريستالي هستند . ساختمان كريستالي اين عناصر نظير اكثر جامدات ، بصورت سه بعدي و منظم است .
ساختمان سه بعدي كريستالهاي سيليكن و ژرمانيم بصورت هرم چهار گوش مي باشد كه در هر راس آن يك اتم قرار گرفته است.
در اين شبكه كريستالي چهار الكترون ظرفيت هر يك ازا تمها با الكترونهاي ظرفيت اتمهاي مجاور خود به اشتراك گذاشته شده و پيوند ظرفيتي تشكيل مي دهند . بنابراين هر اتم ، ديگر داراي چهار الكترون ظرفيت نبوده بلكه در مدار خارجي آن هشت الكترون مشترك با ساير اتمهاي مجاور قرار خواهد گرفت . اين به اشتراك گذاشتن الكترونها باعث پيوند هر اتم با اتمهاي مجاور خواهد بود . الكترونهايي كه در اين پيوندهاي كووالانسي قرار مي گيرند ، الكترونهاي آزاد نبوده و نمي توانند در هدايت الكتريكي شركت نمايند . اين الكترونها وابسته به هسته هاي اتمي بوده و به اين ترتيب اين عناصر با وجود داشتن جهار الكترون ظرفيت ، داراي هدايت الكتريكي خيلي كمي خواهند بود .
اگر به اتمهاي اين عناصر انرژي كافي داده شود ، در اينصورت بعضي از اين پيوندها شكسته شده و الكترونهاي باند ظرفيت وارد باند هدايت شده و نظير الكترون آزاد عمل مي نمايند و به اين ترتيب هدايت الكتريكي آن افزايش پيدا مي كند .
انرژي لازم براي تحريك اتمها و يا شكستن پيوندهاي كووالانسي مي تواند بصورت انرژي نوراني ، حرارتي و يا الكتريكي به عنصر اعمال شود .
يك نيمه هادي خالص كه در آن الكترونهاي باند ظرفيت تشكيل پيوند كووالانسي مي دهند بصورت يك عايق عمل مي نمايند . در اينحالت سطوح انرژي باند هدايت خالي است . در درجه حرارت اتاق ، انرژي حرارتي كافي براي شكستن بعضي از پيوندهاي ظرفيتي وجود دارد. بنابراين برخي از پيوندها شكسته شده و الكترونهايي آزاد مي شوند . اما اگر نيمه هادي سرد شود و درجه حرارت آن به صفر مطلق برسد ؛ در اينصورت انرژي حرارتي از بين رفته وتمامي الكترونهاي عنصر تشكيل پيونهاي ظرفيتي خواهند داد (مگر اينكه شكل ديگري از انرژي به عنصر اعمال شده باشد ) . در اينحالت عنصر به هيچوجه هدايت نخواهد كرد .

+

نقل قول:

دیود پیوندی
به اتصال PN دیود پیوندی گفته می شود. سر طرفP را اصطلاحا قطب مثبت یا آند و سر طرف N را قطب منفی یا کاتد می نامند.
بایاس دیود
وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می نامند. اتصال ولتاژ به دیود به دو صورت امکان پذیر است. بایاس مستقیم و بایاس معکوس.
بایاس مستقیم: اگر نیمه هادی نوع P را به قطب مثبت باتری و نیمه هادی نوع N را به قطب منفی آن وصل نماییم، می گوییم دیود در حالت بایاس مستقیم است.
در حالت بایاس مستقیم قطب مثبت منبع حفره ها را در ماده P و قطب منفی منبع الکترون ها را در ماده ی N تحت فشار قرار می دهد. تحت این فشار الکترون های آزاد نیمه هادی نوعN، به سمت محل پیوند رانده شده و از طرفی حفره های نیمه هادی نوع P نیز به طرف محل پیوند رانده می شوند. با افزایش ولتاژ باتری (V)، ولتاژ عمدتا بر روی ناحیه ی Pظاهر می شود. زیرا به علت وجود حامل های بار آزاد در قسمت های دیگر دو ناحیه از خود مقاومت کمی نشان داده و افت ولتاژ روی آنها ناچیز است. در این حالت ولتاژ باتری با ولتاژ داخلی مخالفت خواهد کرد. در حقیقت ولتاژ خارجی باعث تضعیف شدت میدان الکتریکی در ناحیه ی تخلیه شده و در نتیجه کاهش سد پتانسیل در این ناحیه را به دنبال خواهد داشت و راه را برای نفوذ حفره های رانده شده از P به طرف N و همچنین برای نفوذ الکترون های آزاد رانده شده ازN به طرف P را فراهم فراهم می سازد. حفره های رانده شده از P بعد از عبور از ناحیه ی تخلیه جذب قطب منفی خواهند شد و الکترون های آزاد رانده شده از Nهم بعد از عبور از ناحیه ی تخلیه جذب قطب مثبت خواهند شد بدین ترتیب جریان ایجاد خواهد شد. با افزایش بیشتر ولتاژ باتری این جریان بیشتر خواهد شد. اما اگر ولتاژ باتری برابر اختلاف پتانسیل سد شود، میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ باتری، میدان الکتریکی ناحیه ی تخلیه را خنثی کرده و عرض ناحیه ی تخلیه بسیار کوچک خواهد شد. در این حالت روند افزایش جریان سریع خواهد شد و به ازای تغییرات کوچکی در ولتاژ، جریان بشدت افزایش می یابد. این ولتاژ حدی به ولتاژ آستانه ی هدایت دیود معروف است و با Vɣ نمایش می دهند.Vɣsi=.06v , Vɣge=0.2v در ولتاژ های بیشتر از Vɣروند افزایش جریان سریع تر خواهد شد و می توان نشان داد که رابطه ی ولتاژ- جریان دیود به صورت زیر است:
VD:ولتاژ دو سر دیود ID=IS(eVD/ɳVT -1) ،IS:جریان اشباع معکوس ، ɳ:پارامتر ثابت استکه به جنس و ساختار دیود بستگی دارد. در جریان های پایین si=2ɳ ، ge=1ɳ ، در جریان های بالا 1=ɳ است. VT در دمای معمولی معادل mv26 می -باشد.
بایاس معکوس
در این حالت قطب مثبت منبع ولتاژ را به طرف N و قطب منفی منبع را به طرف P وصل می نماییم. قطب مثبت منبع، الکترون های آزاد نیمه هادی N را به طرف خود جذب نموده و آنه را از محل پیوند دور می کند. همچنین قطب منفی منبع باعث جذب حفره های ناحیه ی P از محل پیوند می شود. بدین ترتیب عرض ناحیه -ی تهی افزایش می یابد. در این حالت جهت ولتاژ منبع طوری است که باعث تقویت شدت میدان الکتریکی در ناحیه ی خنثی و در نتیجه افزایش ارتفاع سد پتانسیل پیوند شده و از نفوذ حامل های اکثزیت نیمه هادی P یعنی حفره ها به سمت راست و همچنین انتشار حامل های اکثریت نیمه هادی N یعنی الکترون های آزاد به سمت چپ پیوند جلوگیری می کند بنابراین در این حالت جریان حامل های اکثریت صفر بوده و فقط حامل های اقلیت می توانند به سادگی از محل پیوند عبور نمایند. با افزایش ولتاژ معکوس جریان حامل های اقلیت از صفرشروع به افزایش نموده و سریعا به حداکثر مقدار خود می رسد. حداکثر این جریان معکوس را جریان اشباع معکوس پیوند می گویند. جریان اشباع معکوس بسیار کوچک بوده و با افزایش ولتاژ معکوس (قبل از شکست معکوس) تغییری نمی کند، زیرا تعداد حامل های اقلیت که به وجود آورنده ی این جریان هستند، محدود می باشند. چگالی حامل های اقلیت به عواملی از قبیل دما، تابش نور، میزان ناخالصی و جنس دیود بستگی دارد.