نظریه نوار نیمه هادی ها:
معرفی نظریه نوار در طی انقلاب کوانتومی در علم اتفاق افتاد. والتر هیتلر و فریتز لندن نوارهای انرژی را کشف کردند.
می دانیم که الکترون های یک اتم در سطوح مختلف انرژی وجود دارند. وقتی می خواهیم شبکه ای از ماده جامد را با N اتم تشکیل دهیم، پس هر سطح از یک اتم باید به سطح N در ماده جامد تقسیم شود.
این تقسیم سطح انرژی کاملاً بسته بندی شده نوارهای انرژی را تشکیل می دهد. شکاف بین نوارهای مجاور نشان دهنده طیفی از انرژی فاقد الکترون هستند که نوار ممنوعه نامیده می شود.
نوار هدایت و نوار ظرفیت در نیمه هادی ها:
در این بخش با نوار هدایت و نوار ظرفیت در نیمه هادی ها آشنا می شویم.
نوار ظرفیت:
نوار انرژی سطوح انرژی الکترون های ظرفیت به عنوان نوار ظرفیت شناخته می شود. این نوار بالاترین نوار انرژی است. در مقایسه با عایق ها، نوار ممنوعه در نیمه هادی ها کوچک تر است. این امر موجب می شود الکترون های نوار ظرفیت با دریافت هرگونه انرژی خارجی به نوار هدایت بپرند.
نوار هدایت:
این نوار پایین ترین نوار است که شامل سطوح انرژی حامل های بار مثبت (حفره ها) یا منفی (الکترون های آزاد) است.
نوار هدایت دارای الکترون های رسانا و در نتیجه جریان است. باند هدایت دارای سطح انرژی بالایی است و به طور کلی خالی است. نوار هدایت در نیمه هادی ها الکترون ها را از نوار ظرفیت می پذیرد.
تراز فِرمی در نیمه هادی ها چیست؟
تراز فِرمی (با EF مشخص می شود) بین نوارهای ظرفیت و هدایت وجود دارد. این سطح بالاترین میزان اشغال اوربیتال مولکولی در صفر مطلق است. در این حالت، حامل های بار حالات کوانتومی خاص خود را دارند و به طور کلی با یکدیگر تعامل ندارند.
هنگامی که دما از صفر مطلق بالا می رود، این حامل های بار شروع به اشغال حالت های بالاتر از تراز فرمی می کنند.
در یک نیمه هادی از نوع p، تراکم حالت های پر نشده افزایش می یابد. بنابراین، الکترون های بیشتری را در سطح انرژی پایین تر جای می گیرند. با این حال، در یک نیمه هادی نوع n، چگالی حالت ها افزایش می یابد، بنابراین الکترون های بیشتری را در سطح انرژی بالاتر جای می دهد.
مشخصات نیمه هادی ها:
نیمه هادی ها می توانند در شرایط خاصی برق را انتقال دهند. این خاصیت منحصر به فرد، آن ها را به موادی عالی برای هدایت الکتریسیته به صورت کنترل شده تبدیل می کند.
برخلاف هادی ها، حامل های بار در نیمه هادی ها فقط به دلیل انرژی خارجی (تحریک حرارتی) به وجود می آیند.
این امر باعث می شود تعداد مشخصی از الکترون های ظرفیت از شکاف انرژی عبور کرده و به درون نوار هدایت بروند و مقدار مساوی از حالت های انرژی اشغال نشده، یعنی حفره ها، را بر جای بگذارند. رسانایی ناشی از الکترون ها و حفره ها به اندازه یکسانی مهم است.
مشخصات نیمه هادی ها به صورت زیر است:
چرا مقاومت نیمه هادی ها با دما کاهش می یابد؟
تفاوت مقاومت بین هادی ها و نیمه هادی ها به دلیل تفاوت آن ها در تراکم حامل بار است. مقاومت نیمه هادی ها با دما کاهش می یابد، زیرا تعداد حامل های بار با افزایش دما به سرعت افزایش می یابد؛ یعنی ضریب دمای منفی.
برخی از خصوصیات مهم نیمه هادی ها عبارتند از:
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
