تحقیق آشنایی با ساختمان و عملكرد نیمه هادی دیود و ترانزیستور

نیمه هادی ها و ساختمان داخلی آنها
نیمه هادی ها عناصری هستند كه از لحاظ هدایت ، ما بین هادی و عایق قرار دارند، و مدار آخر نیمه هادیها ، دارای 4 الكترون می‌باشد.
ژرمانیم و سیلیكون دو عنصری هستند كه خاصیت نیمه هادی ها را دارا می‌باشند و به دلیل داشتن شرایط فیزیكی خوب ، برای ساخت نیمه هادی دیود ترانزیستور ، آی سی (IC ) و .... مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ژرمانیم دارای عدد اتمی‌32 می‌باشد .
این نیمه هادی ، در سال 1886 توسط ونیكلر كشف شد.
این نیمه هادی ، در سال 1810توسط گیلوساك و تنارد كشف شد. اتمهای نیمه هادی ژرمانیم و سیلیسیم به صورت یك بلور سه بعدی است كه با قرار گرفتن بلورها در كنار یكدیگر ، شبكه كریستالی آنها پدید می‌آید .
اتم های ژرمانیم و سیلیسیم به دلیل نداشتن چهار الكترون در مدار خارجی خود تمایل به دریافت الكترون دارد تا مدار خود را كامل نماید. لذا بین اتم های نیمه هادی فوق ، پیوند اشتراكی برقرار می‌شود.
بر اثر انرژی گرمائی محیط اطراف نیمه هادی ، پیوند اشتراكی شكسته شده و الكترون آزاد می‌گردد. الكترون فوق و دیگر الكترون هائی كه بر اثر انرژی گرمایی بوجود می‌آید در نیمه هادی وجود دارد و این الكترون ها به هیچ اتمی‌وابسته نیست.
د ر مقابل حركت الكترون ها ، حركت دیگری به نام جریان در حفره ها كه دارای بار مثبت می‌باشند، وجود دارد. این حفره ها، بر اثر از دست دادن الكترون در پیوند بوجود می‌آید.
بر اثر شكسته شدن پیوندها و بو جود آمدن الكترون های آزاد و حفره ها ، در نیمه هادی دو جریان بوجود می‌آید.جریان اول حركت الكترون كه بر اثر جذب الكترون ها به سمت حفره ها به سمت الكترون ها بوجود خواهد آمد و جریان دوم حركت حفره هاست كه بر اثر جذب حفره ها به سمت الكترون ها بوجود می‌آید. در یك كریستال نیمه هادی، تعداد الكترونها و حفره ها با هم برابرند ولی حركت الكترون ها و حفره ها عكس یكدیگر می‌باشند.

1. نیمه هادی نوع N وP
از آنجایی كه تعداد الكترونها و حفره های موجود در كریستال ژرمانیم و سیلیسیم در دمای محیط كم است و جریان انتقالی كم می‌باشد، لذا به عناصر فوق ناخالصی اضافه می‌كنند.
هرگاه به عناصر نیمه هادی ، یك عنصر 5 ظرفیتی مانند آرسنیك یا آنتیوان تزریق شود، چهار الكترون مدار آخر آرسنیك با چهار اتم مجاور سیلسیم یا ژرمانیم تشكیل پیوند اشتراكی داده و الكترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقی می‌ماند.
بنابرین هر اتم آرسنیك، یك الكترون اضافی تولید می‌كند، بدون اینكه حفره ای ایجاد شده باشد. نیمه هادی هایی كه ناخالصی آن از اتم های پنج ظرفیتی باشد، نیمه هادی نوع N نام دارد.