ساحتمان دیود

Rate this post

دیود از متصل نمودن دو نیم هادی به یکدیگر ساخته شده است.

نیمه هادی های مورد استفاده در دیود از موادی هستند که به خودی خود در طبیعت وجود نداشته و به روش آزمایشگاهی تولید می گردند.

ساخت اینگونه نیم هادی ها با دستکاری و ترکیب عناصر موجود در طبیعت که به وفور در اطراف ما یافت می شوند شکل گرفته و به همین دلیل لازم است تا در ابتدا آشنایی مختصری با عناصر موجود در طبیعت را پیدا نمایید.


آشنایی با عناصرر طبیعی:

مواد موجود در طبیعت به دسته های گوناگونی طبقه بندی می شوند و یک از این دسته بندی ها که در الکترونیک دارای کاربرد فراوانی می باشد ، میزان رسانایی ( هادی بودن) و یا عایق بودن مواد است.

به طور حتم شما سیم فلزی را به عنوان هادی جریان برق (Conductors) و پلاستیک را به عنوان عایق الکتریسینه (Insulators) میشناسید.

اما در بین این دو دسته ، موادی قرار دارند که به آن ها نیمه رسانا گفته می شود ( Semiconductors) و آن گونه که از نام این مواد مشخص است ، نیمه رسانا هدایت جریان الکتریسیته را بهتر از مواد عایق و کم تر از مواد هادی انجام می دهند.

همانطور که میدانید ، تمامی مواد پیرامون ما از اتم ساخته شده اند و اتم نیز شامل تعدادی الکترون است که در چندین حلقه به دور هسته در گردش می باشند.

بسته به تعداد پروتون یک عنصر ، حلقه های اطراف آن افزایش یافته و در حلقه هایی که دورتر از هسته قرار دارند ، تعداد پروتون بیشتری در گردش خواهد بود

تفاوت عناصر مختلف در دنیا ، فقط و فقط در تعداد پروتون های آن ها است و در یک اتم خنثی تعداد الکترون ها با تعداد پروتون ها برابر می باشند.

از آن جا که طبق قرارداد ، بار الکترون را منفی اسم گذاری کرده اند ، چنانچه به هر دلیلی تعداد الکترون در یک عنصر بیشتر از تعداد پروتون باشد ، به آن اتم یون منفی گفته می شود و بر عکس آن ، چنانچه تعداد الکترون در یک عنصر کمتر از تعداد پروتون باشد به آن اتم ، یون مثبت گفته می شود و به جای خالی الکترون ها حفره می گویند.

عدد ۴ در اتم ها دارای ویژگی خواصی بوده به طوری که اگر در آخرین لایه ای که دور هسته داریم ، کمتر از ۴ الکترون داشته باشیم (۱ تا سه عدد) اتم ما بسیار مایل است که آن ها را از دست بدهد و برعکس آن ، اگر در آخرین لایه ای که دور هسته داریم ، بیش از ۴ الکترون داشته باشیم (۵ تا ۸ عدد) ، اتم ما خود را تقریبا کامل دانسته و هیچگونه تمایلی به از دست دادن الکترون نخواهد داشت.

منظور از جاری شدن جریان الکتریکی در یک مدار ، حرکت الکترون ها است ، به همین دلیل فلزات از اتم هایی ساخته شده اند که در آخرین لایه خود تا ۳ عدد الکترون دارند و اگر توسط یک باتری تعدادی الکترون به فلز تزریق کنیم ، هیچ یک از اتم های سیم ، الکترون وارد شده را قبول نمی کنند و آن را به اتم کنار خود پاس می دهند و به همین صورت جریان الکتریسیته در مدار جاری می شود.

به الکترون های جدا شده در یک اتم الکترون های آزاد می گویند. آخرین حلقه ای که الکترون ها در آن به دور هسته چرخش می کنند ، لایه والانس نام دارد و الکترون های موجود در این لایه ، الکترون های ظرفیت نامیده می شوند و حداکثر تعداد الکترون مجاز برای لایه والانس ، ۸ عدد می باشد.

نیمه هادی ها اتم هایی چهار ظرفیتی هستند ، به این معنا که در آخرین لایه دور اتم (لایه والانس) ، تعداد ۴ الکترون وجود دارد (همانند ژرمانیوم ، سیلیسیوم ، کربن و نظایر آن)

این عناصر در پیوند با یکدیگر می توانن کریستالی بسیار مقاوم را تشکیل داده و با به اشتراک گذاشتن الکترون های ظرفیت خود ، لایه والانس را تکمیل نموده و به ۸ عدد برسانند.

الماس ، نمونه ای از کریستال کربن با درصد خلوص بسیار بالا می باشد که از پر قدرت ترین مواد موجود در طبیعت بوده و در ساخت بسیاری از ابزار های صنعتی نیز از ترکیبات کربنی جهت استحکام بیشتر استفاده می نمایند.

روش ساخت نیمه هادی N و نیمه هادی P:

برای ساخت دیود از اتصال دو نوع نیمه هادی ناخالص به نام های N و P استفاده می کنند.

در شکل زیر اتم های نیمه هادی سیلیسیوم (Si) را مشاهده می کنید که با قرار گرفتن در کنار یکدیگر تشکیل یک بلور خالص را داده اند:

به دایره وسط در تصویر بالا دقت کنید ، با لطف به اشتراک گذاشتن الکترون های انم های همسایه مدار این اتم با ۸ الکترون تکمیل شده است و اتمی که در لایه آخر خود الکترون داشته باشد خود را بسیار کامل می داند.

حال اگر یک اتم پنج ظرفیتی ( اتمی که در لایه والانس خود ۵ الکترون دارد ) با بلور نمایش داده شده در تصویر بالا مخلوط کنیم چه خواهد شد ؟

در تصویر زیر یک اتم عایق با ۵ الکترون در آخرین لایه ( مثل آنتیموان یا آرسنیک “As” ) را با کریستال بالا مخلوط کرده ایم.

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می نمایید ، یک الکترون آزاد در این پیوند پدیدار شده است ( به اتم آرسنیک که در وسط تصویر قرار دارد توجه نمایید) و همانطور که اشاره کرده ایم این الکترون نمیتواند جذب لایه والانس شود ، زیرا حداکثر الکترون مجاز برای لایه والانس ، ۸ عدد می باشد.

از آنجا که طبق قرارداد بار الکتریکی الکترون را منفی (Negative) می نامند ، نیمه هادی بدست آمده ، اختصارا  “N” نامیده می شود.

 

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *