چی دا ئینترینسیک سیمیکاندەرە؟

چیه کە سەمیکۆندوکتۆری ئینترسینیکی؟

پێناسەی سەمیکۆندوکتۆری ئینترسینیکی

سەمیکۆندوکتۆر مادەیەکە کە هەژماری داوەزگاری بە نێوان داوەزگارەکان و تەنۆزگارەکان دەبێت. سەمیکۆندوکتۆرەکان کە خالی کیمیایی بن، یان پاک لە شوێنەکان، دەوترێن سەمیکۆندوکتۆری ئینترسینیکی یان سەمیکۆندوکتۆری ناتێکی یان سەمیکۆندوکتۆری i-جۆر. سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکانی زۆربەییەکان سیلیکۆن (Si) و جەرمەنیۆم (Ge)ن، کە تەنانەت بەشی چوارەمە لە جدولی پێرتوكە. ژمارەی ئەتومی Si و Ge ١٤ و ٣٢ن، کە ئاماڵەیەکانیان ١s2 ٢s2 ٢p6 ٣s2 ٣p2 و ١s2 ٢s2 ٢p6 ٣s2 ٣p6 ٤s2 ٣d10 ٤p2 دەبێتەوە.

Si و Ge چوار ئېلێکترون هەیە لە باخەی خۆیاندا یان باخەی داوەزگار. ئەم ئېلێکترونانە پاشخەمانەی سەمیکۆندوکتۆرەکانن.

ڕێکخستەی کریستالی سیلیکۆن (ئەمە یەکسانە بۆ جەرمەنیۆم) لە دوو ڕەهەنددا وەکوو شوێنەکەی فیگورە ١. لێرە دەبینرە کە هەر ئېلێکترونێکی داوەزگاری ئەتومی Si پەیوەندی دەکات بە ئېلێکترونی داوەزگاری ئەتومی Siی ناوەند بۆ دروستکردنی پەیوەندی کۆڤالەنتی.

پاش پەیوەندیکردن، سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکان بێکارەوە لەگەڵ کاربازەکانی شارژ، کە ئېلێکترونانی داوەزگارن. لە ٠Kدا، باخەی داوەزگاری پڕە و باخەی داوەزگاری خالی. هیچ ئېلێکترونێکی داوەزگاری تایبەت نییە بە پێنجەرەی ئەنەرژییە پێکەوە بگەڕێتەوە، کە بە دەربەری سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکان بە تەنۆزگاری دەکەوێتەوە لە ٠Kدا.

بەڵام، لە دوومەندی کاتی گەرمکردن، ئەنەرژیی گەرمەکە چەندین پەیوەندی کۆڤالەنتی دەکات بەکۆتایەوە، بەردەوام ئەم ئېلێکترونانەیە بەکۆتایەوە بە ئەنەرژیی داوەزگاری کۆڤالەنتی دەکەوێتەوە (وەکوو شوێنەکەی فیگورە ٣a). ئەم ئېلێکترونانەیە بەردەوام دەکەوێتەوە و لە باخەی داوەزگار بۆ باخەی داوەزگاری دەکەوێتەوە، ئەنەرژیی بەرەکەی دەکەوێت (وەکوو شوێنەکەی فیگورە ٢b). لەم پرۆسەدا، هەر ئېلێکترونێک ئەوچەکی دەگەڕێتەوە لە باخەی داوەزگار. ئېلێکترونان و ئەوچەکەکانی ئەم کەردارە دەوترێن کاربازەکانی شارژی ئینترسینیکی و ئەمە بەردەوام بە پاشخەمانەی سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکان دەکەوێتەوە.

هەرچەند سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکان دەتوانن بەردەوام بەکۆتایەوە لە دوومەندی کاتی گەرمکردن، ئەمە بە دەربەری ئەوەی کە کاربازەکانی شارژیان کەمبن. هەر چەند گەرمکردن دەبێت، زۆرترین پەیوەندی کۆڤالەنتی دەکات بەکۆتایەوە، ئەم ئېلێکترونانەیە بەکۆتایەوە دەکەوێتەوە و لە باخەی داوەزگار بۆ باخەی داوەزگاری دەکەوێتەوە، ئەمە بەردەوام بە پاشخەمانەی سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکییەکان دەکەوێتەوە. ژمارەی ئېلێکترونان (ni) هەمووکاتدا یەکسانە بە ژمارەی ئەوچەکەکان (pi) لە سەمیکۆندوکتۆری ئینترسینیکیدا.

کاتێک فیلدی ئەلکتریکی بەکار دێت بۆ سەمیکۆندوکتۆری ئینترسینیکی، جۆرەکەی ئېلێکترون-ئەوچەک دەتوانرێت بەردەوام بکەوێتەوە لە زیرەوەی ئەم فیلدا. لەم کەسەدا، ئېلێکترونان بەناوچەکەی کە بەردەوام دەکەوێتەوە دەگەڕێتەوە بەرهەمەکەی کە بەکار دێت (وەکوو شوێنەکەی فیگورە ٣b). ئەمە یەکسانە بە ئەوەی کە ئەوچەکەکان بەناوچەکەی کە بەردەوام دەکەوێتەوە دەگەڕێتەوە بەرهەمەکەی فیلدی ئەلکتریکی. ئەم دوو کارە، هەرچەند کە یەکسان نین بە رێگەیەکەیان، ئەمە بەردەوام بە ڕاپەڕکردنی ئەلکتریکی لە سەمیکۆندوکتۆردا.

ماتماتیکی ئاماڵەی کاربازەکانی شارژ لە سەمیکۆندوکتۆرە ئینترسینیکیدا وەکوو:

لێرە،

N c چەندی ئاماڵەی چەندییەکانی دەستی بەکار دێت بۆ باخەی داوەزگار.

Nv چەندی ئاماڵەی چەندییەکانی دەستی بەکار دێت بۆ باخەی داوەزگار.

k چەندەی بۆلتزمان.

T گەرمکردن.

EF ئەنەرژیی فێرمی.

Ev ئەنەرژیی باخەی داوەزگار.

Ec ئەنەرژیی باخەی داوەزگار.

h چەندەی پلانک.

mh وزەی چەندییەکانی ئەوچەک.

me وزەی چەندییەکانی ئېلێکترون.