چه چیزی فیزیک نیمهرسانا است
چه هست فیزیک نیمرسانا؟
تعریف فیزیک نیمرسانا
فیزیک نیمرسانا به مطالعه موادی اشاره دارد که رسانایی الکتریکی بین رساناها و عایقها قرار دارند، عموماً شامل عناصری مانند سیلیکون و ژرمانیوم.
ویژگیهای نیمرساناها
نیمرساناها مقاومت متوسط و ضریب مقاومت منفی در دما دارند، به این معنا که مقاومتشان با افزایش دما کاهش مییابد.
پیوند کوالانسی
الکترونهای والانسی در اتمهای نیمرسانا نقش حیاتی در پیوند بین اتمها در بلور نیمرسانا دارند. پیوند بین اتمها به این دلیل اتفاق میافتد که هر اتم تمایل دارد خارجترین لایه خود را با هشت الکترون پر کند.
هر اتم نیمرسانا چهار الکترون والانسی دارد و میتواند چهار الکترون از اتمهای مجاور را به اشتراک بگذارد تا هشت الکترون در لایه خارجی خود داشته باشد. این اشتراک الکترونها پیوند کوالانسی ایجاد میکند.
هر اتم نیمرسانا چهار پیوند کوالانسی با چهار اتم مجاور در بلور ایجاد میکند. به این معنا که یک پیوند کوالانسی با هر یک از چهار اتم مجاور نیمرسانا ایجاد میشود. شکل زیر پیوندهای کوالانسی تشکیل شده در بلور ژرمانیوم را نشان میدهد.
در بلور ژرمانیوم، هر اتم هشت الکترون در مدار آخر خود دارد. اما در یک اتم ژرمانیوم منفرد و جدا شده، ۳۲ الکترون وجود دارد. مدار اول شامل ۲ الکترون است. مدار دوم شامل ۸ الکترون است. مدار سوم شامل ۱۸ الکترون است و ۴ الکترون باقیمانده در مدار چهارم یا خارجیترین مدار هستند.
اما در بلور ژرمانیوم، هر اتم چهار الکترون والانسی را از چهار اتم مجاور به اشتراک میگذارد تا مدار خارجی خود را با هشت الکترون پر کند. به این ترتیب، هر یک از آنها در بلور هشت الکترون در مدار خارجی خود خواهد داشت.
تشکیل پیوندهای کوالانسی هر الکترون والانسی را با یک اتم مرتبط میکند، بدون گذاشتن الکترونهای آزاد در یک بلور نیمرسانا ایدهآل. اتمها به دلیل این پیوندها به صورت مرتب تنظیم شدهاند و ساختار بلوری یک نیمرسانا را ایجاد میکنند.
نظریه باند انرژی
نیمرساناها یک فاصله انرژی کوچک بین باندهای والانسی و رسانایی دارند که به الکترونها اجازه میدهد وقتی انرژی اعمال میشود حرکت کنند و برق رسانی کنند.
انواع نیمرساناها
نیمرسانا ذاتی
نیمرسانا غیرذاتی
نیمرسانا نوع N و P
