अर्धचालकहरू के हुन्? अर्धचालकहरूको प्रतिरोध

अर्धचालक सामग्री के हो? यसको विशेषताहरू के हो? अर्धचालकहरूको भौतिकी के हो? तिनीहरूले कसरी निर्माण गरेका छन्? अर्धचालकहरूको चालकता के हो? तिनीहरूसँग शारीरिक संकेतकहरू छन्?

अर्धचालकहरूलाई के भनिन्छ?

त्यसोभए क्रिस्टललाइन सामग्री निर्दिष्ट गर्नुहोस् जुन विद्युतीय संचालन र धातुहरू सञ्चालन गर्दैन। तर अझै पनि यो संकेतक इन्सुलेटर भन्दा राम्रो छ। यस्ता विशेषताहरू मोबाइल वाहकहरूको संख्याको कारण हुन्। यदि हामी सामान्यमा विचार गर्दछौं, त्यसपछि न्यूक्लीको लागि एक बलियो संलग्न छ। तर जब धेरै परमाणुहरू भन्नुहुन्छ, विषाणु, जुन इलेक्ट्रोन्स भन्दा बढी छ, कंडक्टरमा प्रस्तुत गरिन्छ, यो स्थिति सुधार हुनेछ। जब ईण्डीम प्रयोग गरिन्छ, एक सकारात्मक चार्ज तत्वहरू प्राप्त हुन्छन्। यी सबै गुणहरू ट्रांजिस्टरहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ - विशेष यन्त्रहरू जसले केवल एक दिशामा प्रवर्द्धन गर्न, रोक्न वा पास गर्न सक्छ। यदि हामी एनपीएन-प्रकार तत्व मान्दछौं भने, हामी महत्त्वपूर्ण प्रवर्द्धन भूमिकालाई ध्यान दिन सक्छौं, जुन विशेष गरी कमजोर संकेतहरूको प्रसारणमा महत्त्वपूर्ण छ।

विद्युत अर्धचालकहरूको निर्माणात्मक विशेषताहरू

आचरणहरूसँग थुप्रै निःशुल्क विद्युत्हरू छन्। इन्सुलेटरहरू व्यावहारिक रूपमा तिनीहरूसँग छैनन्। अर्काचालकहरू पनि एक निश्चित संख्यामा निःशुल्क इलेक्ट्रोन्सहरू छन्, र सकारात्मक शुल्कको साथमा खाली हुन्छन्, जुन रिजोल्युसन कणहरू स्वीकार गर्न तयार छन्। र सबै भन्दा महत्त्वपूर्ण - तिनीहरू सबैले विद्युत् वर्तमान सञ्चालन गर्छन् । पहिले नै एनपीएन ट्राजिस्टरको रूपमा मानिन्छ एक सम्भव अर्धचालक तत्व होइन। त्यसकारण, त्यहाँ PNP-ट्रांजिस्टर्सहरू छन्, साथै डायोडहरू छन्।

पछिल्लो छोटो बारेमा बोल्दै, यो त्यहि तत्व हो जसले यसलाई एक दिशामा सिग्नलहरू मात्र प्रसारण गर्न सक्छ। साथै, डायोड एक वैकल्पिक हाल निरन्तर एक रूपान्तरण गर्न सक्छ। यस्तो परिवर्तनको तन्त्रणा के हो? अनि उनी किन एक दिशामा मात्र जान्छ? हालको सन्दर्भमा कहाँबाट आउँछ, इलेक्ट्रोन्स र भित्ताहरूले पनि भित्री वा आधा बाटो भेट्न सक्छन्। पहिलो अवस्थामा, दूरीमा वृद्धिको कारण, आपूर्तिको आपूर्ति अवरोध छ, र यसैले नकारात्मक भोल्टेज वाहकको स्थानान्तरण मात्र एक दिशामा गरिन्छ, जुन अर्धचालकहरूको चालकता एक-पक्षीय हो। सबै भन्दा पछि, अवतरण कण नजिकै छ भने हाल मात्र संचारित गर्न सकिन्छ। र यो सम्भव छ जब एक पक्षबाट शक्ति आपूर्ति गरिन्छ। यी प्रकारका अर्धचालकहरू अवस्थित छन् र यस समयमा प्रयोगमा छन्।

क्षेत्र संरचना

कंडक्टरहरूको बिजुली र अप्टिकल गुणहरू यस तथ्यका कारण हुन् कि जब इलेक्ट्रोनहरू ऊर्जाको स्तर भोग्छन् उनीहरूले सम्भव राज्यहरूबाट एक निषिद्ध ब्यान्डबाट विभाजित हुन्छन्। यसको विशेषताहरू के हो? तथ्य यो हो जुन निषिद्ध क्षेत्रमा कुनै ऊर्जा स्तर छैन। असुरक्षा र संरचनात्मक दोषहरूको मद्दतले, यो परिवर्तन गर्न सकिन्छ। उच्चतम भरी भरी क्षेत्रलाई भोलिस ब्यान्ड भनिन्छ। त्यसपछि हल गरिएको छ, तर खाली। यसलाई प्रसोधन बैंड भनिन्छ। अर्धचालकहरूको भौतिकी एक रोचक विषय हो, र लेखको ढाँचामा यो राम्रो तरिकाले कवर हुनेछ।

इलेक्ट्रोन राज्य

यसको लागि, अनुमति ब्यान्ड र क्वेसिममेन्टममको संख्या जस्तै अवधारणाहरू प्रयोग गरिन्छ। पहिलो को संरचना फैलावट कानून द्वारा निर्धारित गरिन्छ। उनी भन्छन् कि क्वेसिममन्टममा ऊर्जा निर्भरताले यसलाई प्रभाव पार्छ। त्यसोभए यदि भित्री ब्यान्ड पूर्णतया इलेक्ट्रोनहरू भरिएको छ (जसले अर्धचालकहरूमा चार्ज गर्दछ), त्यसपछि तिनीहरू भन्छन् कि यसमा कुनै प्रारम्भिक उत्तेजना छैन। यदि कुनै कारणको कारण त्यहाँ कुनै कण छैन, यसको मतलब छ कि एक सकारात्मक चार्ज गरिएको क्वेसपार्ट्रिकल - पास वा एक छेद छ। वेल्ल्यान्ड बैंड मा अर्धचालकहरु मा चार्ज वाला वाहक हो।

क्षेत्र घटाउनुहोस्

वाल्ल्यान्ड ब्यान्ड एक ठेक्का कंडक्टरमा छ महिनाको घट्दो छ। यो बिना स्पिन-कक्षा अन्तरक्रिया बिना नै हो र केवल जब क्वेसिममोन्टम शून्य हो। यो समान स्थिति अन्तर्गत दुबै र चौडाई घटाउने क्षेत्रमा विभाजित हुन सक्छ। तिनीहरूलाई बीचको ऊर्जा दूरी स्पिन-कक्षा बिच्छेदन ऊर्जा भनिन्छ।

अध्यागमन र दोषहरू अर्धचालकहरू

तिनीहरू विद्युतीय रूपमा सक्रिय वा सक्रिय हुन सक्छन्। पूर्वको प्रयोगले अर्धचालकहरूमा प्लस वा मनीस चार्ज प्राप्त गर्न सम्भव बनाउँछ, जुन वाल्ल्यान्ड ब्यान्ड वा आयोजित क्षेत्रमा एक इलेक्ट्रोनको एक छेदको रूपमा क्षतिपूर्ति गर्न सकिन्छ। निष्क्रिय अशुद्धता तटस्थ छन्, र तिनीहरूले इलेक्ट्रोनिक गुणहरूमा अपेक्षाकृत कम प्रभाव पारेका छन्। र अक्सर यो कुरा हो कि घाट को परमाणुहरु जुन चार्ज को हस्तांतरण मा भाग लेछन, र क्रिस्टल जाली को संरचना ।

अशुद्धता को प्रकार र राशि मा निर्भर गर्दछ, छेद र इलेक्ट्रन संख्या को बीच अनुपात भिन्न हुन सक्छ। यसैले, वांछित परिणाम प्राप्त गर्न अर्धचालक सामग्री सधैं सावधानीपूर्वक चयन हुनुपर्छ। यो गणनाको एकदम महत्वपूर्ण संख्या हो, र पछिका प्रयोगहरू। कणहरू, जुन मुख्य चार्ज क्यारियरहरूलाई कल गर्छ, अनावश्यक छन्।

अर्धचालकहरूमा अशुद्धताको बन्द गरिएको परिचयले आवश्यक गुणहरू संग यन्त्रहरू प्राप्त गर्न सम्भव बनाउँछ। अर्धचालकहरूमा दोषहरू एक निष्क्रिय वा सक्रिय विद्युत अवस्थामा पनि हुन सक्छ। यहाँ महत्वपूर्ण विच्छेदन, अन्तर्राष्ट्रिय परमाणु र रिक्तता हो। तरल र गैर-क्रिस्टलीय कंडक्टरले क्रिस्टलीय कंडक्टर भन्दा अशुद्धतालाई फरक पार्छ। कठोर ढाँचाको अभावले अन्ततः बेइज्जत परमाणुले अर्को वाल्ल प्राप्त गर्दछ भन्ने तथ्यलाई परिणाम दिन्छ। यो एकबाट फरक हुनेछ जसको साथ यो सुरुमा यसको जडान स्याउन्ट हुन्छ। एटम यो इलेक्ट्रोन दिन वा असलग्न गर्न असुविधाजनक हुन्छ। यस अवस्थामा, यो निष्क्रिय हुन्छ, र यसैले अशुद्धता अर्धचालकहरू विफलताको एकदम ठूलो मौका छ। यो तथ्यले सुन्छ कि कसैले डोपिंग गरेर चालकता प्रकार परिवर्तन गर्न सक्दैन, उदाहरणका लागि, एक पीएन जंक्शनन।

केहि amorphous अर्धचालकहरूले आफ्नो इलेक्ट्रोनिक गुणहरू doping को प्रभाव को तहत बदल सकते हो। तर यसले तिनीहरूलाई क्रिस्टलिस्ट भएका भन्दा कम हद सम्म लागू गर्दछ। मिश्रित तत्वहरूको अमूल्य तत्वहरूको संवेदनशीलता प्रशोधन गर्न सकिन्छ। अन्तमा म नोट गर्न चाहन्छु कि लामो र कडा कार्य अशुद्धताको कारण अर्धचालकहरू अझै पनि राम्रो गुणका साथ परिणामहरूको प्रतिनिधित्व गर्दछ।

एक अर्धचालकमा इलेक्ट्रोन्सको तथ्याङ्क

जब thermodynamic संतुलन छ, छेद र इलेक्ट्रॉन को संख्या केवल तापमान, बैंड संरचना को मापदण्डहरु र विद्युत सक्रिय अशुद्धता को एकाग्रता द्वारा निर्धारित गरिन्छ। जब अनुपात गणना गरिन्छ, यो कणहरू को भाग प्रेरण बैंड (स्वीकृति वा डोनर स्तरमा) मा हुनेछ भन्ने अनुमान गरिन्छ। यसले पनि तथ्यलाई बुझाउँछ कि भागले भित्री क्षेत्र छोड्न सक्छ, र अंतरालहरू छन्।

विद्युत चालकता

अर्धचालकहरूमा, इलेक्ट्रोन्सको अलावा, आयनहरू चार्ज वाहकहरूको रूपमा कार्य गर्न सक्छन्। तर उनीहरूका बिजुली चालकता धेरै अवस्थामा छन्। एक अपवादको रूपमा, केवल आयनिक superconductors उद्धृत गर्न सकिन्छ। अर्धचालकहरूमा इलेक्ट्रोनिक ट्रान्सफरको तीन मुख्य तंत्रहरू छन्:

1. मुख्य क्षेत्र क्षेत्र। यस अवस्थामा, एक अनुमति क्षेत्र भित्र आफ्नो ऊर्जा मा परिवर्तन को कारण इलेक्ट्रॉन गति मा आउँछ।
2. स्थानीयकृत राज्यहरूमा हप्पो ट्रान्सफर।
3. Polaronic।

Exciton

एक छेद र इलेक्ट्रोनले एक सिमित राज्य बनाउन सक्छ। यसलाई Wannier-Mott उत्तेजना भनिन्छ। यस अवस्थामा, अवशोषण किनारासँग मेल खाएको फोटोन ऊर्जा, बाण्डको मूल्यको आकारमा घटाउँछ। एक पर्याप्त प्रकाश तीव्रता संग , अर्धचालकहरूमा पर्याप्त मात्रा उत्तेजना बनाउन सक्छ। तिनीहरूको एकाग्रता बढ्दै जाँदा, कन्डेनसन हुन्छ, र एक इलेक्ट्रोन छेद तरल बनाइएको छ।

अर्धचालकको सतह

यी शब्दहरूले धेरै परमाणु परतहरूलाई निषेध गर्दछ, जुन उपकरणको सीमा नजिकै छ। भूतल गुण थोकहरू भन्दा फरक छ। यी परतहरूको उपस्थिति क्रिस्टलको अनुवादिक समेटरी अवरोध गर्दछ। यो भनिने सतह राज्यहरू र ध्रुवीयहरूको नेतृत्व गरिन्छ। पछिको विषयलाई विकास गर्दै, हामीले स्पिन र भाइब्रेरी लहरहरू बारे जानकारी पनि दिनुपर्छ। यसको रासायनिक गतिविधिको कारण, सतह बाह्य अणुहरु वा परमाणुओं को माइक्रोस्कोप तह जो पर्यावरण बाट विज्ञापन गरिएको छ। तिनीहरूले ती धेरै परमाणु सतहहरूको गुणहरू निर्धारण गर्छन्। सौभाग्य देखि, ultrahigh वैक्यूम टेक्नोलोजी को निर्माण, जसमा अर्धचालक तत्वहरु लाई सृजित गरिन्छ, हामिलाई धेरै घन्टा को लागि एक स्वच्छ सतह को प्राप्त र बनाए राखन को लागि अनुमति दिन्छ, जो सकारात्मक गुणवत्ता को प्रभावित गर्दछ।

अर्काचालक तापमानले प्रतिरोधलाई प्रभाव पार्छ

जब धातुहरूको तापमान बढ्छ, त्यसैले तिनीहरूको प्रतिरोध गर्दछ। अर्धचालकहरूसँग विपरीत विपरीत छ - एउटै परिस्थितिमा यो परिमिति घटाइनेछ। यहाँ मुद्दा यो हो कि कुनै पनि सामग्री (र यो विशेषता प्रतिरोध को आक्षेप देखि आनुपातिक हो) को विद्युत चालकता वर्तमान वाहकहरु, विद्युत क्षेत्र मा उनको आंदोलन को गति मा निर्भर गर्दछ र सामाग्री मात्रा को एक एकाइ मा उनको संख्या मा निर्भर गर्दछ।

अर्धचालक तत्वहरूमा, तापमान उछिन्छ, कणहरूको एकाग्रता बढ्छ, यसको कारण, थर्मल चालकता बढ्छ, र प्रतिरोध घट्छ। तपाईले यो जाँच गर्न सक्नुहुनेछ यदि तपाईसँग जवान भौतिक विज्ञान र आवश्यक सामग्रीको सरल सेट छ - सिलिकन वा जर्मेनियम, तपाईले बनाएको अर्धचालक पनि लिन सक्नुहुनेछ। तापमान वृद्धिले उनीहरूको प्रतिरोध कम गर्नेछ। यो निश्चित गर्न, तपाइँलाई यन्त्रहरू मापन गर्न भण्डारण गर्न आवश्यक छ जसले तपाईंलाई सबै परिवर्तनहरू हेर्न अनुमति दिन्छ। यो सामान्य अवस्थामा छ। केही विशेष विकल्पहरू हेरौं।

प्रतिरोध र इलेक्ट्रोटोस्टेटिक इयोनाइजेसन

यो एक धेरै संकीर्ण बाधा को माध्यम ले गुजरने इलेक्ट्रॉन को tunneling को कारण हो, जो एक माइक्रोमाटर को बारे मा एक सयौं को आपूर्ति गर्दछ। यो ऊर्जा जोन को किनारों को बीच स्थित छ। यसको बिरोध सम्भव छ जब ऊर्जा ब्यान्ड झुकाएर मात्र हुन्छ, जुन केवल एक बिजुलीको बिजुली क्षेत्रको प्रभाव पर्दछ। जब सुरनलिंग हुन्छ (कुन क्वांटम-म्यानेनिकल इफेक्ट हो), इलेक्ट्रोन्स एक संकीर्ण क्षमता बाधाको माध्यम ले जान्छ, र उनीहरूको ऊर्जा परिवर्तन गर्दैन। यसले चार्ज क्यारियर एकाग्रतामा वृद्धि गर्दछ, दुवै चालकता र वाल्व ब्यान्ड दुवै। यदि हामी electrostatic आयनन को प्रक्रिया को विकास गर्छन, तब अर्धचालक को एक tunnel breakdown हुन सक्छ। यस प्रक्रियाको समयमा, अर्धचालकहरूको प्रतिरोध परिवर्तन हुनेछ। यो उल्टाउन सकिने छ, र चाँडै बिजुली फिल्ड बन्द गरिएको छ, सबै प्रक्रियाहरू पुनर्स्थापित हुनेछन्।

प्रतिरोध र प्रभाव ionization

यस अवस्थामा, प्वाल र इलेक्ट्रोन्स लामो समयसम्म चाँडै छिटो हुन्छ किनभने बलियो विद्युतीय क्षेत्रको प्रभावको अन्तर्गत मतलब रहित पथ मानहरू पुग्छ जसले परमाणुको आयननमा योगदान गर्दछ र एक कोलोन बन्ड (मुख्य परमाणु वा अपरिपक्वता) को टुप्चर। शॉक आयननले हिमस्वास्थ्य जस्तै जस्तो हुन्छ, र चार्ज वाहकहरू गोलाकारमा गुणा हुन्छन्। यस अवस्थामा, नयाँ सिर्जना गरिएको प्वालहरू र विद्युत्हरू विद्युत् वर्तमानमा छिटो हुन्छन्। अन्तिम परिणाममा हालको मूल्य प्रभाव ionization गुणांक द्वारा गुणा गरिन्छ, जुन इलेक्ट्रोन-छेद जोडीहरूको संख्या बराबर छ, जुन मार्गको एक खण्डमा चार्ज क्यारियर द्वारा बनाईएको छ। यस प्रक्रियाको विकास अन्ततः अर्धचालकको एक हिमस्वास्थ्य ब्रेकडाउन हुन्छ। अर्धचालकहरूको प्रतिरोध पनि भिन्न हुन्छ, तर, सुरंग ब्रेकडाउनको रूपमा, उल्टो छ।

अभ्यासमा अर्धचालकहरूको आवेदन

यी तत्वहरूको विशेष महत्व कम्प्यूटर प्रविधिमा उल्लेख गरिएको हुनुपर्छ। हामी लगभग कुनै संदेह छैन कि तपाईं अर्धचालकहरूको प्रश्नमा रुचि राख्नुहुँदैन, यदि यो स्वतन्त्र रूपमा आफ्नो प्रयोगको साथ एक वस्तु को इकट्ठा गर्ने इच्छा थिएन भने। आधुनिक फ्रिज, टेलिभिजन, कम्प्युटर मनिटरहरूको अर्धचालक बिना कामको कल्पना गर्न असंभव छ। तिनीहरूको बिना र उन्नत स्वचालित विकास। तिनीहरू एयरोस्पेस इन्जिनियरिङमा पनि प्रयोग गरिन्छ। के तपाईं अर्धचालकहरू के हुन् भनेर बुझ्नुहुन्छ, कति महत्त्वपूर्ण छन्? निस्सन्देह, हामी यो भन्न सक्दैनौ कि यी हाम्रो सभ्यताको लागि मात्र अपरिहार्य तत्वहरू छन्, तर उनीहरू पनि कमेन्ट कम गर्नु हुँदैन।

अभ्यासमा अर्धचालकहरूको प्रयोग पनि धेरै कारकहरूको कारण हो, जसका सामग्रीहरू तिनीहरूबाट बनाइएका छन्, जसमा प्रसोधन र इच्छित परिणाम प्राप्त गर्नका लागि सजिलै र वैज्ञानिकहरूले छनौट गर्ने छनौट गर्ने अन्य प्राविधिक विशेषताहरू जसले विद्युतीय प्रविधिको विकास गरेका छन्।

निष्कर्ष

हामीले विस्तृत अर्धचालकहरू के विवरणमा जाँच गरेका छौं, उनीहरूले कसरी काम गर्छन्। तिनीहरूको प्रतिरोध जटिल भौतिक विज्ञानको प्रक्रियामा आधारित छ। र हामी तपाईंलाई सूचित गर्न सक्छौं कि लेखमा वर्णन गरिएको तथ्याङ्कहरू पुरा अर्धचालकहरू पूर्णतया बुझ्न सक्दैनन्, साधारण कारणले पनि विज्ञानले आफ्नो कामको विवरणको अन्त्यमा अध्ययन गरेको छैन। तर हामी उनीहरूको आधारभूत गुणहरू र गुणहरू जान्दछौं, जुन हामीलाई व्यवहारमा लागू गर्न अनुमति दिन्छ। यसैले, तपाईं अर्धचालक सामग्री खोज्न सक्नुहुन्छ र उनीहरूको साथ आफूलाई प्रयोग गर्न सावधान रहन सक्नुहुन्छ। कसलाई थाहा छ, सम्भवतः एक महान शोधकर्ता तपाईं मा थोरै छ?