შინაგანი vs გარეგანი ნახევარგამტარი
აღსანიშნავია, რომ თანამედროვე ელექტრონიკა დაფუძნებულია ერთი ტიპის მასალაზე, ნახევარგამტარებზე. ნახევარგამტარები არის მასალები, რომლებსაც აქვთ შუალედური გამტარობა გამტარებსა და იზოლატორებს შორის. ნახევარგამტარული მასალები ელექტრონიკაში გამოიყენებოდა ჯერ კიდევ 1940-იან წლებში ნახევარგამტარული დიოდისა და ტრანზისტორის გამოგონებამდე, მაგრამ ამის შემდეგ ნახევარგამტარებმა იპოვეს ფართო გამოყენება ელექტრონიკის სფეროში. 1958 წელს ტეხასელი ჯეკ კილბის მიერ ინტეგრირებული მიკროსქემის გამოგონებამ ელექტრონიკის სფეროში ნახევარგამტარების გამოყენება უპრეცედენტო დონემდე აიყვანა.
ბუნებრივად ნახევარგამტარებს აქვთ გამტარობის თვისება უფასო მუხტის მატარებლების გამო. ასეთი ნახევარგამტარი, მასალა, რომელიც ბუნებრივად აჩვენებს ნახევარგამტარულ თვისებებს, ცნობილია როგორც შიდა ნახევარგამტარი. მოწინავე ელექტრონული კომპონენტების განვითარებისთვის, ნახევარგამტარები გაუმჯობესდა, რათა უფრო მაღალი გამტარობა ემუშავათ მასალების ან ელემენტების დამატებით, რაც ზრდის ნახევარგამტარულ მასალაში მუხტის მატარებლების რაოდენობას. ასეთი ნახევარგამტარი ცნობილია როგორც გარეგანი ნახევარგამტარი.
მეტი შინაგანი ნახევარგამტარების შესახებ
ნებისმიერი მასალის გამტარობა განპირობებულია თერმული აგიტაციის შედეგად გამტარ ზოლში გამოთავისუფლებული ელექტრონებით. შინაგანი ნახევარგამტარების შემთხვევაში, გამოთავისუფლებული ელექტრონების რაოდენობა შედარებით ნაკლებია, ვიდრე ლითონებში, მაგრამ მეტია, ვიდრე იზოლატორებში. ეს საშუალებას იძლევა ძალიან შეზღუდული დენის გამტარობა მასალის მეშვეობით. როდესაც მასალის ტემპერატურა იზრდება, მეტი ელექტრონი შედის გამტარობის ზოლში და, შესაბამისად, იზრდება ნახევარგამტარის გამტარობაც.ნახევარგამტარში არის ორი ტიპის მუხტის მატარებელი, ელექტრონები, რომლებიც გამოიყოფა ვალენტურ ზოლში და ვაკანტურ ორბიტალებში, რომლებიც უფრო ხშირად ცნობილია როგორც ხვრელები. ხვრელების და ელექტრონების რაოდენობა შიდა ნახევარგამტარში ტოლია. როგორც ხვრელები, ასევე ელექტრონები ხელს უწყობენ დენის დინებას. პოტენციალის სხვაობის გამოყენებისას ელექტრონები მოძრაობენ უფრო მაღალი პოტენციალისკენ, ხვრელები კი ქვედა პოტენციალისკენ.
ბევრი მასალაა, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ნახევარგამტარები, ზოგი ელემენტია, ზოგიც ნაერთები. სილიციუმი და გერმანიუმი ნახევარგამტარული თვისებების მქონე ელემენტებია, ხოლო გალიუმის არსენიდი ნაერთია. ზოგადად IV ჯგუფის ელემენტები და III და V ჯგუფების ელემენტების ნაერთები, როგორიცაა გალიუმის არსენიდი, ალუმინის ფოსფიდი და გალიუმის ნიტრიდი, ავლენენ შიდა ნახევარგამტარულ თვისებებს.
მეტი გარეგანი ნახევარგამტარების შესახებ
სხვადასხვა ელემენტების დამატებით, ნახევარგამტარის თვისებები შეიძლება დაიხვეწოს მეტი დენის გასატარებლად.დამატების პროცესი ცნობილია როგორც დოპინგი, ხოლო დამატებული მასალა ცნობილია როგორც მინარევები. მინარევები ზრდის მუხტის მატარებლების რაოდენობას მასალაში, რაც უზრუნველყოფს უკეთესი გამტარობის საშუალებას. მიწოდებული მატარებლის მიხედვით, მინარევები კლასიფიცირდება როგორც მიმღები და დონორები. დონორები არის მასალები, რომლებსაც აქვთ შეუზღუდავი ელექტრონები გისოსში, ხოლო მიმღები არის მასალები, რომლებიც ტოვებენ ნახვრეტებს გისოსში. IV ჯგუფის ნახევარგამტარებისთვის III ჯგუფის ელემენტები ბორი, ალუმინი მოქმედებს როგორც აქცეპტორები, ხოლო V ჯგუფის ელემენტები ფოსფორი და დარიშხანი დონორებად. II-V ჯგუფის ნაერთი ნახევარგამტარებისთვის სელენი, ტელურიუმი მოქმედებს როგორც დონორი, ხოლო ბერილიუმი, თუთია და კადმიუმი - მიმღებები.
თუ მინარევით ემატება მიმღები ატომების რაოდენობა, ხვრელების რაოდენობა იზრდება და მასალას აქვს ჭარბი დადებითი მუხტის მატარებლები, ვიდრე ადრე. აქედან გამომდინარე, ნახევარგამტარს, რომელიც დოპირებულია მიმღების მინარევებით, ეწოდება პოზიტიური ტიპის ან P-ტიპის ნახევარგამტარს. ანალოგიურად, დონორის მინარევებით გაჟღენთილ ნახევარგამტარს, რომელიც ტოვებს მასალას ელექტრონების ჭარბი რაოდენობით, ეწოდება ნეგატიური ტიპის ან N-ტიპის ნახევარგამტარი.
ნახევარგამტარები გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის დიოდების, ტრანზისტორების და მასთან დაკავშირებული კომპონენტების დასამზადებლად. ლაზერები, ფოტოელექტრული უჯრედები (მზის უჯრედები) და ფოტოდეტექტორები ასევე იყენებენ ნახევარგამტარებს.
რა განსხვავებაა შინაგან და გარეგნულ ნახევარგამტარებს შორის?
