Ішкі және сыртқы жартылай өткізгіш
Қазіргі электроника бір материал түріне, жартылай өткізгіштерге негізделгені қызық. Жартылай өткізгіштер – өткізгіштер мен оқшаулағыштар арасында аралық өткізгіштігі бар материалдар. Жартылай өткізгіш материалдар 1940 жылдары жартылай өткізгіш диод пен транзистор ойлап табылғанға дейін электроникада қолданылды, бірақ содан кейін жартылай өткізгіштер электроника саласында кең қолданыс тапты. 1958 жылы Техастағы Джек Килбидің интегралды схеманы ойлап табуы электроника саласында жартылай өткізгіштерді пайдалануды бұрын-соңды болмаған деңгейге көтерді.
Табиғи жартылай өткізгіштердің бос заряд тасымалдаушыларға байланысты өткізгіштік қасиеті бар. Мұндай жартылай өткізгіш, табиғи түрде жартылай өткізгіштік қасиеттерді көрсететін материалды меншікті жартылай өткізгіш деп атайды. Жетілдірілген электрондық компоненттерді дамыту үшін жартылай өткізгіштер материалдар немесе элементтерді қосу арқылы үлкен өткізгіштікпен жұмыс істеу үшін жетілдірілді, бұл жартылай өткізгіш материалдағы заряд тасымалдаушылардың санын арттырады. Мұндай жартылай өткізгіш сыртқы жартылай өткізгіш ретінде белгілі.
Меншікті жартылай өткізгіштер туралы толығырақ
Кез келген материалдың өткізгіштігі термиялық араластыру нәтижесінде өткізгіштік зонасына шығарылатын электрондарға байланысты. Меншікті жартылай өткізгіштер жағдайында бөлінген электрондар саны металдарға қарағанда салыстырмалы түрде аз, бірақ оқшаулағыштарға қарағанда көп. Бұл материал арқылы өтетін токтың өте шектеулі өткізгіштігіне мүмкіндік береді. Материалдың температурасы жоғарылағанда өткізгіштік зонасына көбірек электрондар түседі, демек жартылай өткізгіштің өткізгіштігі де артады. Жартылай өткізгіште заряд тасымалдаушылардың екі түрі бар, олар валенттік аймаққа бөлінген электрондар және әдетте саңылаулар деп аталатын бос орбитальдар. Меншікті жартылай өткізгіштегі саңылаулар мен электрондар саны тең. Тесіктер де, электрондар да ток ағынына ықпал етеді. Потенциалдық айырмашылық қолданылғанда электрондар жоғары потенциалға, ал тесіктер төменгі потенциалға қарай жылжиды.
Жартылай өткізгіш ретінде әрекет ететін көптеген материалдар бар, олардың кейбіреулері элементтер, ал кейбіреулері қосылыстар. Кремний мен герман жартылай өткізгіш қасиеттері бар элементтер, ал галлий арсениді қосылыс болып табылады. Әдетте IV топтағы элементтер және галий арсениді, алюминий фосфиді және галлий нитриді сияқты III және V топ элементтерінің қосылыстары жартылай өткізгіштік қасиеттерді көрсетеді.
Сыртқы жартылай өткізгіштер туралы толығырақ
Әртүрлі элементтерді қосу арқылы жартылай өткізгіш қасиеттерін көбірек ток өткізу үшін нақтылауға болады. Қосу процесі допинг деп аталады, ал қосылған материал қоспалар деп аталады. Қоспалар материалдағы заряд тасымалдаушылардың санын көбейтіп, жақсы өткізгіштікке мүмкіндік береді. Берілген тасымалдаушыға байланысты қоспалар акцепторлар және донорлар болып жіктеледі. Донорлар - бұл торда байланыспаған электрондары бар материалдар, ал акцепторлар - торда тесіктер қалдыратын материалдар. IV топтағы жартылай өткізгіштер үшін III топ элементтері Бор, Алюминий акцепторлар қызметін атқарса, V топ элементтері фосфор мен мышьяк донор қызметін атқарады. II-V топтағы қосылыс жартылай өткізгіштер үшін селен, теллур донор, ал берилий, мырыш және кадмий акцептор ретінде әрекет етеді.
Егер қоспа ретінде бірнеше акцептор атомдары қосылса, саңылаулар саны артып, материалда бұрынғыдан артық оң заряд тасымалдаушылар болады. Сондықтан акцепторлық қоспасы бар жартылай өткізгіш оң немесе Р типті жартылай өткізгіш деп аталады. Дәл осылайша материалды электрондардан артық қалдыратын донор қоспалары қосылған жартылай өткізгіш теріс типті немесе N-типті жартылай өткізгіш деп аталады.
Жартылай өткізгіштер әртүрлі типтегі диодтарды, транзисторларды және оларға қатысты компоненттерді өндіру үшін қолданылады. Лазерлер, фотоэлектрлік элементтер (күн батареялары) және фотодетекторлар да жартылай өткізгіштерді пайдаланады.
Меншікті және сыртқы жартылай өткізгіштердің айырмашылығы неде?
