نیمه هادی ها

ماده به اشکال مختلف، جامد، مایع، گاز، پلاسما و غیره وجود دارد. معمولاً به موادی با رسانایی الکتریکی ضعیف مانند زغال سنگ، بلورهای داخل چشمی، کهربا، سرامیک و غیره به عنوان عایق اشاره می کنیم. فلزات با رسانایی خوب مانند طلا، نقره، مس، آهن، قلع، آلومینیوم و غیره هادی نامیده می شوند. مواد بین هادی و عایق را می توان به سادگی نیمه هادی نامید. در مقایسه با رساناها و عایق ها، کشف مواد نیمه هادی آخرین مورد بود، و تنها در دهه 30 قرن بیستم، زمانی که فناوری تصفیه مواد بهبود یافت، وجود نیمه هادی ها واقعاً توسط جامعه دانشگاهی به رسمیت شناخته شد.

 

 

کشف شده

در سال 1833، فارادی، پدر علم الکترونیک، دانشمند بریتانیایی، اولین کسی بود که کشف کرد که مقاومت سولفید نقره با مقاومت فلزات معمولی در برابر دما متفاوت است و به طور کلی مقاومت فلزات با افزایش دما افزایش می یابد. اما فارادی دریافت که مقاومت مواد سولفید نقره با افزایش دما کاهش می یابد. این اولین کشف پدیده نیمه هادی است

.

 

طبقه بندی و عملکرد

 

نیمه هادی های عنصرینیمه هادی های عنصری به نیمه هادی هایی اطلاق می شود که از یک عنصر تشکیل شده اند که در میان آنها سیلیکون و سلنیوم قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته است. این یک ماده جامد با خواص نیمه هادی است که از همان عناصر تشکیل شده است که به دلیل ناخالصی های کمیاب و شرایط خارجی مستعد تغییرات است. در حال حاضر فقط سیلیکون و ژرمانیوم عملکرد خوبی دارند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و سلنیوم در زمینه روشنایی الکترونیک و اپتو الکترونیک کاربرد دارد. سیلیکون در صنعت نیمه هادی استفاده می شود که عمدتاً تحت تأثیر سیلیس است که می تواند ماسکی را روی ساخت دستگاه ایجاد کند که می تواند پایداری دستگاه های نیمه هادی را بهبود بخشد و برای تولید صنعتی خودکار مفید است. 0020-34694لاینر، تولید ناخالص داخلی، R2 OXIDEGECO،0020-34695لاینر، کاتد، جریان کامل، اکسید، 0040-09001بدنه اتاق، استاندارد 4-6،0040-09723-Unibody، Etch Chamber،0040-02544قسمت بالایی بدنه، فلزی DPS،0040-04745Chamber Body Ultima Hdp-cvd، 16-033932-006 اینچ سر نمایشگاه جوش،0010-00889 ASSY LIFTER DEGAS/ORIENTER w/TC همگی در قسمت نیمه هادی های عنصری استفاده می شوند.

 

نیمه هادی های مصنوعی غیر آلی

ترکیبات معدنی عمدتاً از مواد نیمه هادی توسط یک عنصر تشکیل شده اند، البته مواد نیمه هادی نیز وجود دارد که از عناصر مختلفی تشکیل شده است، خواص نیمه هادی اصلی گروه I و V، VI، VII، II و IV، V، VI، گروه های III و V، VI، IV و IV، VI. گروه های V و VI، ترکیبات اتصال دهنده گروه VI و VI، اما تحت تأثیر ویژگی های عنصر و نحوه ساخت آن، همه ترکیبات نمی توانند نیازهای مواد نیمه هادی را برآورده کنند. این نیمه هادی عمدتاً در دستگاه های پرسرعت استفاده می شود و ترانزیستورهای تولید شده توسط InP نسبت به سایر مواد دارای سرعت بالاتری هستند و عمدتاً در مدارهای مجتمع نوری و دستگاه های ضد تشعشع هسته ای استفاده می شوند. برای مواد با رسانایی بالا، آنها عمدتا در LED ها و جنبه های دیگر استفاده می شوند.

 

نیمه هادی های مصنوعی آلیترکیبات آلی به ترکیباتی اطلاق می شود که دارای پیوندهای کربنی در مولکول هستند و ترکیبات آلی و پیوندهای کربنی بر یکدیگر عمود هستند و برهم نهی می تواند نوارهای رسانایی ایجاد کند که می تواند از طریق افزودن شیمیایی وارد باندهای انرژی شود تا رسانایی رخ دهد. تشکیل نیمه هادی های ترکیبی آلی در مقایسه با نیمه هادی های معمولی، این نیمه هادی دارای ویژگی های کم هزینه، حلالیت خوب و پردازش آسان مواد است. رسانایی را می توان با کنترل مولکول ها کنترل کرد و دامنه کاربرد نسبتاً گسترده است، عمدتاً در فیلم های آلی، نور آلی و غیره استفاده می شود.

 

 

نیمه هادی های آمورف I

t را نیمه هادی آمورف یا نیمه هادی شیشه ای نیز می نامند که به دسته ای از مواد نیمه رسانا تعلق دارد. نیمه هادی های آمورف، مانند سایر مواد بی شکل، ساختارهای بی نظم با برد کوتاه و بلند برد هستند. عمدتاً با تغییر موقعیت نسبی اتم ها و تغییر آرایش تناوبی اولیه، سیلیکون آمورف را تشکیل می دهد. حالت های کریستالی و آمورف عمدتاً با این تفاوت که ترتیب اتم ها برنامه طولانی دارد یا خیر متمایز می شوند. کنترل عملکرد نیمه هادی های آمورف دشوار است و با اختراع فناوری، استفاده از نیمه هادی های آمورف آغاز شد. این فرآیند ساخت ساده است، عمدتاً در مهندسی استفاده می شود، تأثیر خوبی در جذب نور دارد و عمدتاً در سلول های خورشیدی و نمایشگرهای کریستال مایع استفاده می شود.

 

 

نیمه هادی های ذاتی:نیمه هادی هایی که حاوی ناخالصی نیستند و عیب شبکه ای ندارند، نیمه هادی های ذاتی نامیده می شوند. در دماهای بسیار پایین، باند ظرفیت نیمه هادی یک نوار کامل است، پس از برانگیختگی حرارتی، تعدادی الکترون در باند ظرفیت با انرژی بالاتر از نوار ممنوعه عبور کرده و با انرژی بالاتر وارد نوار خالی می شوند و حضور الکترون ها در باند ظرفیت تبدیل می شود. یک نوار رسانایی، و فقدان الکترون در باند ظرفیت، یک جای خالی با بار مثبت را تشکیل می دهد که سوراخ نامیده می شود. هدایت سوراخ یک حرکت واقعی نیست، بلکه یک هم ارزی است. هنگامی که الکترون ها جریان الکتریسیته را هدایت می کنند، حفره های بار مساوی در جهت مخالف خود حرکت می کنند. آنها حرکت جهت دار را تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی ایجاد می کنند تا جریان های ماکروسکوپی ایجاد کنند که به ترتیب رسانش الکترون و هدایت حفره نامیده می شوند. این رسانایی هیبریدی که در اثر تولید جفت الکترون-حفره ایجاد می شود، رسانایی ذاتی نامیده می شود. الکترون‌های نوار رسانایی به درون حفره‌ها می‌افتند و جفت‌های الکترون-حفره ناپدید می‌شوند که به آن نوترکیبی می‌گویند. انرژی آزاد شده در طول نوترکیب تبدیل به تابش الکترومغناطیسی (لومینسانس) یا انرژی ارتعاش حرارتی (تولید گرما) شبکه کریستالی می شود. در یک دمای معین، تولید و بازترکیب جفت‌های الکترون-حفره به طور همزمان وجود دارد و به تعادل دینامیکی می‌رسد، در این نقطه، نیمه‌رسانا دارای چگالی حامل مشخص و در نتیجه مقاومت خاصی است. با افزایش دما، جفت الکترون-حفره های بیشتری تولید می شود، چگالی حامل افزایش می یابد و مقاومت مقاومت کاهش می یابد. نیمه هادی های خالص بدون نقص شبکه دارای مقاومت زیادی هستند و در عمل کاربرد زیادی ندارند.

 

 

فیلدهای کاربردی

 

نیمه هادی ها در مدارهای مجتمع، الکترونیک مصرفی، سیستم های ارتباطی، تولید برق فتوولتائیک، کاربردهای روشنایی، تبدیل توان با توان بالا و سایر زمینه ها استفاده می شوند.

 

کاربردهای فتوولتائیک

 

اثر ولتی تولید شده از عکس مواد نیمه هادی، اصل اساسی عملکرد سلول های خورشیدی است. در این مرحله، کاربرد فتوولتائیک مواد نیمه هادی به یک موضوع داغ تبدیل شده است و در حال حاضر سریع ترین و بهترین بازار انرژی پاک در جهان در حال رشد و توسعه یافته است. ماده اصلی سلول های خورشیدی مواد نیمه هادی است و معیار اصلی برای قضاوت در مورد مزایا و معایب سلول های خورشیدی ضریب تبدیل فوتوالکتریک است که هر چه ضریب تبدیل فوتوالکتریک بیشتر باشد بازده کاری سلول خورشیدی بیشتر می شود. بسته به مواد نیمه هادی مورد استفاده، سلول های خورشیدی به سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستالی، سلول های لایه نازک و سلول های ترکیبی III-V تقسیم می شوند.

 

 

کاربردهای نورپردازی

 

LED یک دیود ساطع نور نیمه هادی است که بر روی یک ترانزیستور نیمه هادی ساخته شده است، با استفاده از فناوری LED منبع نور نیمه هادی در اندازه کوچک است، می تواند به بسته بندی مسطح، ارزش حرارت کم هنگام کار، صرفه جویی در انرژی و راندمان بالا، عمر طولانی محصول، سرعت پاسخ سریع دست یابد. و حفاظت از محیط زیست سبز بدون آلودگی، بلکه می تواند به محصولات نازک و کوتاه تبدیل شود، پس از بیرون آمدن، به سرعت محبوب شد، تبدیل به نسل جدیدی از منبع نور با کیفیت بالا شد، به طور گسترده در زندگی ما استفاده شده است. از جمله چراغ های راهنمایی، نور پس زمینه برای محصولات الکترونیکی، منابع نوری محوطه سازی شب شهری، روشنایی داخلی و زمینه های دیگر، برنامه های کاربردی وجود دارد.