1,229 views
عنوان :
تعداد صفحات : ۳۴
نوع فایل : ورد و قابل ویرایش
در این مقاله با ساختمان و عملکرد نیمه هادی دیود و ترانزیستور آشنا می شویم . نیمه هادی ها عناصری هستند که از لحاظ هدایت ، ما بین هادی و عایق قرار دارند، و مدار آخر نیمه هادیها ، دارای ۴ الکترون میباشد.
ژرمانیم و سیلیکون دو عنصری هستند که خاصیت نیمه هادی ها را دارا میباشند و به دلیل داشتن شرایط فیزیکی خوب ، برای ساخت نیمه هادی دیود ترانزیستور ، آی سی (IC ) و …. مورد استفاده قرار میگیرد.
از آنجایی که تعداد الکترونها و حفره های موجود در کریستال ژرمانیم و سیلیسیم در دمای محیط کم است و جریان انتقالی کم میباشد، لذا به عناصر فوق ناخالصی اضافه میکنند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ، یک عنصر ۵ ظرفیتی مانند آرسنیک یا آنتیوان تزریق شود، چهار الکترون مدار آخر آرسنیک با چهار اتم مجاور سیلسیم یا ژرمانیم تشکیل پیوند اشتراکی داده و الکترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقی میماند.
بنابرین هر اتم آرسنیک، یک الکترون اضافی تولید میکند، بدون اینکه حفره ای ایجاد شده باشد. نیمه هادی هایی که ناخالصی آن از اتم های پنج ظرفیتی باشد، نیمه هادی نوع N نام دارد.
در نیمه هادی نوع N ، چون تعداد الکترون ها خیلی بیشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدایت جریان را انجام میدهند . به حامل هدایت فوق حامل اکثریت و به حفره ها حامل اقلیت میگویند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم ، یک ماده ۳ ظرفیتی مانند آلومنیوم یا گالیم تزریق شود، سه الکترون مدار آخر آلومنیوم با سه الکترون سه اتم سیلیسیم یا ژرمانیم مجاور ، تشکیل پیوند اشتراکی میدهند . پیوند چهارم دارای کمبود الکترون و در واقع یک حفره تشکیل یافته است .
هر اتم سه ظرفیتی، باعث ایجاد یک حفره میشود، بدون اینکه الکترون آزاد ایجاد شده باشد. در این نیمه هادی ناخالص شده، الکترون ها فقط در اثر شکسته شدن پیوندها بو جود میآیند.
نیمه هادی هایی که ناخالصی آنها از اتم های سه ظرفیتی باشد، نوع P مینامند .
حفره ها در این نیمه هادی به عنوان حامل های اکثریت و الکترون ها به عنوان حاملهای اقلیت وجود دارد، تبدیل یک نیمه هادی نوع p وn و بالعکس بوسیله عملی به نام «جبران»(Compensation) امکان پذیر میباشد.
واژه های کلیدی: نیمه هادی، دیود،بایاس، شکست بهمنی ، شکست زنر، نیمه هادی ترانزیستور
نیمه هادی ها و ساختمان داخلی آنها ۲
۱- نیمه هادی نوع N وP ۳
۲- اتصال PN و تشکیل نیمه های دیود ۵
۳ـ۱) لایه تهی ۶
۳ـ۲) پتانسیل سد ۷
۳ـ۳ ولتاژ شکست ۹
۳ـ۴ منحنی دیود در بایاس مستقیم ۱۰
۳ـ۵ منحنی دیود ۱۱
۳ـ۶ دیود ایده آل ۱۱
۳ـ۷ ظرفیت دیود ۱۲
۳ـ۸ دیود با ظرفیت متغییر(وراکتور) ۱۳
۳ـ۹ دیود زنر ۱۳
۳ـ۹ـ۱ شکست بهمنی و شکست زنر ۱۳
۳ـ۱۰خاصیت خازنی پیوند و دیودهای وراکتور ۱۵
مدارهای دیودی ۱۵
۳-۱۱عیب یابی ۱۶
۴ـ۱ ترانزیستور بدون بایاس ۲۰
۴ـ۲ بایاس FF وRR ۲۱
۴ـ۳ بایاس FR ۲۲
۴ـ۴ مقاومت اهمیبیس ۲۴
۴ـ۵ ولتاژهای شکسته ۲۵
۴ـ۶ بیس مشترک ۲۷
۴ـ۷ امیتر مشترک ۲۸
۴ـ ۸ کلکتور مشترک ۲۸
۴ـ۹عیب یابی ۲۸
عیوب متداول ۲۸
تعمیرکار چگونه باید فکر کند؟ ۲۹
فهرست منابع ۳۲
پل مالومنیر ، آلبرت. اصول الکترونیک ۱، ترجمه : دکتر مهدی حسن کاظمینی ، ویراستر:بهرام معلمی. مرکز نشر دانشگاه ، ۱۳۶۹
خرازی زاده،سعید.اصول الکترونیک ۲ .موسسه فرهنگی هنری دیبا گران تهران ، ۱۳۷۸٫
رودی بولر، هانس. الکترونیک قدرت ، ترجمه : دکتر قدیر عزیزی قنادی ، ویراستر: محمد حسین سالمی. مرکز نشر دانشگاهی، ۱۳۶۴٫
شاهی، بهزاد. کاربرد عملی ترانزیستورها در مدار الکترونیکی . انتشارات هنر
مقدم و ایزدی ، اوغازی وعباس. ترانزیستور . انتشارات امیرکبیر، ۱۳۶۳
هارتلی جونس، مارتین . روشهای الکترونیک از تئوری تا عملی ، ترجمه : بهزاد رضوی و همایون نیکوکار . انتشارات باستان ، ۱۳۶۱٫
نیمه هادی ها عناصری هستند که از لحاظ هدایت ، ما بین هادی و عایق قرار دارند، و مدار آخر نیمه هادیها ، دارای ۴ الکترون میباشد.
ژرمانیم و سیلیکون دو عنصری هستند که خاصیت نیمه هادی ها را دارا میباشند و به دلیل داشتن شرایط فیزیکی خوب ، برای ساخت نیمه هادی دیود ترانزیستور ، آی سی (IC ) و …. مورد استفاده قرار میگیرد.
ژرمانیم دارای عدد اتمی۳۲ میباشد .
این نیمه هادی ، در سال ۱۸۸۶ توسط ونیکلر[۱] کشف شد.
این نیمه هادی ، در سال ۱۸۱۰توسط گیلوساک[۲] و تنارد[۳] کشف شد. اتمهای نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم به صورت یک بلور سه بعدی است که با قرار گرفتن بلورها در کنار یکدیگر ، شبکه کریستالی آنها پدید میآید .
اتم های ژرمانیم و سیلیسیم به دلیل نداشتن چهار الکترون در مدار خارجی خود تمایل به دریافت الکترون دارد تا مدار خود را کامل نماید. لذا بین اتم های نیمه هادی فوق ، پیوند اشتراکی برقرار میشود.
بر اثر انرژی گرمائی محیط اطراف نیمه هادی ، پیوند اشتراکی شکسته شده و الکترون آزاد میگردد. الکترون فوق و دیگر الکترون هائی که بر اثر انرژی گرمایی بوجود میآید در نیمه هادی وجود دارد و این الکترون ها به هیچ اتمیوابسته نیست.
د ر مقابل حرکت الکترون ها ، حرکت دیگری به نام جریان در حفره ها که دارای بار مثبت میباشند، وجود دارد. این حفره ها، بر اثر از دست دادن الکترون در پیوند بوجود میآید.
بر اثر شکسته شدن پیوندها و بو جود آمدن الکترون های آزاد و حفره ها ، در نیمه هادی دو جریان بوجود میآید.جریان اول حرکت الکترون که بر اثر جذب الکترون ها به سمت حفره ها به سمت الکترون ها بوجود خواهد آمد و جریان دوم حرکت حفره هاست که بر اثر جذب حفره ها به سمت الکترون ها بوجود میآید. در یک کریستال نیمه هادی، تعداد الکترونها و حفره ها با هم برابرند ولی حرکت الکترون ها و حفره ها عکس یکدیگر میباشند.
از آنجایی که تعداد الکترونها و حفره های موجود در کریستال ژرمانیم و سیلیسیم در دمای محیط کم است و جریان انتقالی کم میباشد، لذا به عناصر فوق ناخالصی اضافه میکنند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ، یک عنصر ۵ ظرفیتی مانند آرسنیک یا آنتیوان تزریق[۴] شود، چهار الکترون مدار آخر آرسنیک با چهار اتم مجاور سیلسیم یا ژرمانیم تشکیل پیوند اشتراکی داده و الکترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقی میماند.
بنابرین هر اتم آرسنیک، یک الکترون اضافی تولید میکند، بدون اینکه حفره ای ایجاد شده باشد. نیمه هادی هایی که ناخالصی آن از اتم های پنج ظرفیتی باشد، نیمه هادی نوع N[5] نام دارد.
در نیمه هادی نوع N ، چون تعداد الکترون ها خیلی بیشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدایت جریان را انجام میدهند . به حامل هدایت فوق حامل اکثریت و به حفره ها حامل اقلیت میگویند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم ، یک ماده ۳ ظرفیتی مانند آلومنیوم یا گالیم تزریق شود، سه الکترون مدار آخر آلومنیوم با سه الکترون سه اتم سیلیسیم یا ژرمانیم مجاور ، تشکیل پیوند اشتراکی میدهند . پیوند چهارم دارای کمبود الکترون و در واقع یک حفره تشکیل یافته است .
هر اتم سه ظرفیتی، باعث ایجاد یک حفره میشود، بدون اینکه الکترون آزاد ایجاد شده باشد. در این نیمه هادی ناخالص شده، الکترون ها فقط در اثر شکسته شدن پیوندها بو جود میآیند.
نیمه هادی هایی که ناخالصی آنها از اتم های سه ظرفیتی باشد، نوع P [6] مینامند .
حفره ها در این نیمه هادی به عنوان حامل های اکثریت و الکترون ها به عنوان حاملهای اقلیت وجود دارد، تبدیل یک نیمه هادی نوع p وn و بالعکس بوسیله عملی به نام «جبران»(Compensation) امکان پذیر میباشد[۷].
لحظه ای که دو قطعه نیمه هادی نوع P وN را به هم پیوند میدهیم، از آنجایی که الکترون ها و حفره ها قابل انتقال میباشند، الکترون های موجود در نیمه هادی نوع N به خاطر بار الکتریکی مثبت حفره ها ، جذب حفره ها میگردند. لذا در محل اتصال نیمه هادی نوع P وN ، هیچ الکترون آزاد و حفره وجود ندارد.
گرایش الکترونهای طرف n پخش شدن در تمامیجهات است. بعضی از آنها از پیوندگاه میگذرند. وقتی الکترونی وارد ناحیه p میشود، یک حامل اقلیتی به حساب میآید.
وجود تعداد زیادی حفره در اطراف این الکترون باعث میشود که عمر این حامل اقلیتی کوتاه باشد. یعنی الکترون بلافاصله پس از ورود به ناحیه p به داخل یک حفره فرو میافتد. با این اتفاق ، حفره ناپدید و الکترون نوار رسانش به الکترون ظرفیت تبدیل میشود.
[۱] winkler
[۲] Gilosake
[۳] Tanard
[۴] Dopping
[۵] Negative
[۶] Positive
[۷] Martin Hartley Jonws،
روشهای الکترونیک از تئوری تا عملی، بهزاد رضوی و همایون نیکوکار، انتشارات باستان،۵،۱۳۶۱
جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .