Типы, применение и примеры полупроводников

Нимноқилҳои берунӣ
Онҳо бо дохил кардани наҷосат дар дохили ноқилҳои дохили мутобиқат мекунанд; яъне бо роҳи ворид кардани унсурҳои се валенталӣ ё панҷтаҳамал.Ин раванд бо допинг маъруф аст ва ҳадафи он баланд бардоштани ноқилияти маводҳо, беҳтар кардани хосиятҳои физикӣ ва электрикии онҳо мебошад.Бо иваз кардани атоми нимноқили дохилӣ бо атом аз ҷузъи дигар, ду намуди нимноқилҳои хориҷиро метавон гирифт, ки дар зер муфассал оварда шудаанд.
Нимноқили навъи P
Дар ин ҳолат, наҷосат як унсури нимноқили се валентӣ мебошад; яъне бо се (3) электрон дар қабати валентнияш.Унсурҳои интрузивӣ дар дохили иншоот унсурҳои допингӣ номида мешаванд. Намунаҳои ин элементҳо барои нимноқилҳои навъи P бор (B), галлий (Ga) ё индий (In) мебошанд.

Набудани як электрон валентӣ барои ташаккули чор пайванди ковалентии нимноқили дохилӣ, нимноқили типи Р дар вобастагии гумшуда фосила дорад.Ин гузариши электронҳои ба торчаи кристаллӣ мансубро аз ин сӯрохи заряди мусбат мегузаронад. Аз сабаби заряди мусбии холигии вомбарг, ин намуди ноқилҳо бо ҳарфи "Р" таъин карда мешаванд ва аз ин рӯ ҳамчун акцепторҳои электрон эътироф карда мешаванд.Ҷараёни электронҳо аз сӯрохиҳои пайванд ҷараёни электрро ба вуҷуд меорад, ки дар самти муқобили ҷараёни аз электронҳои озод ҳосилшуда чарх мезанад.
Нимноқили навъи N
Элементи интрузивӣ дар конфигуратсия аз ҷониби унсурҳои панҷ валентӣ дода мешавад; яъне онҳое, ки дар банди валентӣ панҷ (5) электрон доранд.Дар ин ҳолат, наҷосатҳое, ки ба нимноқили дохили дохил мешаванд, унсурҳое мебошанд, ба монанди фосфор (P), сурма (Sb) ё мышьяк (As).Допантҳо як электронҳои иловагии валентӣ доранд, ки пайванди ковалентӣ надоранд ва ба воситаи худкор аз тариқи кристалл ба таври худкор ҳаракат мекунанд.
Дар ин ҷо, ҷараёни электр ба туфайли ашёи барзиёдии электронҳои озоди таъминкунандаи допант тавассути мавод гардиш мекунад. Аз ин рӯ, нимноқилҳои навъи N донорҳои электрон ҳисобида мешаванд.
Хусусиятҳо
Нимноқилҳо бо фаъолияти дугона, самаранокии энергетикӣ, гуногунии корбурдҳо ва арзиши арзон хосанд. Хусусиятҳои барҷастаи нимноқилҳо дар зер оварда шудаанд.- Вокуниши он (ноқилӣ ё изолятсионӣ) вобаста ба ҳассосияти элемент ба рӯшноӣ, майдонҳои электрикӣ ва
майдонҳои магнитӣ дар муҳити атроф гуногун буда метавонад.
- Агар ба нимноқил ҳарорати паст дода шавад, электронҳо дар доираи валентатсия муттаҳид хоҳанд монд ва аз ин рӯ, барои гардиши ҷараёни электронӣ ягон электронҳои озод ба вуҷуд намеоянд.Аз тарафи дигар, агар нимноқил ба ҳарорати баланд дучор ояд, ларзиши ҳароратӣ метавонад ба мустаҳкамии пайвандҳои ковалентии атомҳои элемент таъсир расонад ва электронҳои озодро барои гузаронидани электр монад.
- Ноқилияти ноқилҳо вобаста ба ҳиссаи наҷосат ё унсурҳои допингӣ дар дохили нимноқили дохилӣ фарқ мекунанд.Масалан, агар ба як миллион атомҳои кремний 10 атоми бор дохил карда шаванд, он таносуби ноқилияти кремнийи холисро ҳазор маротиба зиёд мекунад.
- Гузаронидани нимноқилҳо дар доираи аз 1 то 10 фарқ мекунад^-6 С.см^-1, вобаста ба намуди унсури кимиёвии истифодашаванда.
- Нимноқилҳои таркибӣ ва ё берунӣ метавонанд хосиятҳои оптикӣ ва электрикӣ дошта бошанд, назар ба хосиятҳои нимноқилҳои дохилӣ хеле баландтар, мисоли ин арсениди галлий (GaAs) мебошад, ки асосан дар басомади радио ва дигар истифодаи замимаҳои оптоэлектронӣ истифода мешаванд.
Барномаҳо
Нимноқилҳо ҳамчун ашёи хом ҳангоми васлкунии унсурҳои электронӣ, ки қисми ҳаёти ҳаррӯзаи мо мебошанд, ба монанди схемаҳои интегралӣ васеъ истифода мешаванд .Яке аз унсурҳои асосии схемаи интегралӣ транзисторҳо мебошанд. Ин дастгоҳҳо вазифаи таъмин намудани сигнали баромадро (осциляторӣ, қавӣ ё ислоҳшуда) мувофиқи сигнали вуруди мушаххас иҷро мекунанд.Ғайр аз ин, нимноқилҳо инчунин маводи ибтидоии диодҳое мебошанд, ки дар занҷирҳои электронӣ истифода мешаванд, то ки гузариши ҷараёни электриро танҳо дар як самт имкон диҳанд.

Барои тарроҳии диод пайвастҳои нимноқили берунии P ва навъи N ба вуҷуд меоянд.Бо иваз кардани элементҳои донори электрон ва интиқолдиҳанда байни ҳарду минтақа механизми мувозинатӣ фаъол карда мешавад.
Ҳамин тариқ, электронҳо ва сӯрохиҳои ҳарду минтақа бурида ва дар ҷойҳои зарурӣ якдигарро пурра мекунанд. Ин бо ду роҳ рух медиҳад:
- Интиқоли электронҳо аз минтақаи навъи N ба минтақаи P ба вуқӯъ мепайвандад, минтақаи навъи N минтақаи заряди асосан мусбат мегирад.
- Аз минтақаи навъи P ба минтақаи N гузаштани сӯрохиҳои электронӣ мавҷуд аст.Минтакаи P, заряди асосан манфӣ мегирад.
Ниҳоят, майдони электрикӣ ба вуҷуд меояд, ки гардиши ҷараёнро танҳо дар як самт ба амал меорад; яъне аз минтақаи N ба минтақаи P.
Ғайр аз ин, бо истифода аз таркиби нимноқилҳои дохилӣ ва берунӣ дастгоҳҳое истеҳсол карда мешаванд, ки вазифаҳои ба найчаи вакуумӣ монандро иҷро мекунанд, ки ҳаҷмаш садҳо маротиба зиёдтар аст.
Ин навъи барнома ба микросхемаҳои интегралӣ, масалан, чипҳои микропросессор, ки миқдори зиёди нерӯи барқро фаро мегиранд, дахл дорад.
Нимноқилҳо дар дастгоҳҳои электронӣ мавҷуданд, ки мо онҳоро дар ҳаёти ҳаррӯзаи худ истифода мебарем, ба монанди таҷҳизоти хатти қаҳваранг, ба монанди телевизорҳо, видео плеерҳо, таҷҳизоти садо; компютерҳо ва телефонҳои мобилӣ.
Намунаҳо
Дар саноати электроника васеъ истифодашавандаи нимноқил кремний (Si) мебошад. Ин мавод дар дастгоҳҳое мавҷуд аст, ки микросхемаҳои интегралиро ташкил медиҳанд, ки қисми ҳаррӯзаи мо мебошанд.
Хӯлаҳои германии кремний (SiGe) дар схемаҳои интегралии баландсуръат барои радарҳо ва тақвиятдиҳандаҳои асбобҳои барқӣ, аз қабили гитараҳои электрикӣ истифода мешаванд.
Намунаи дигари нимноқил арсениди галлий (GaAs) мебошад, ки дар ампликаторҳои сигнал васеъ истифода мешавад, алахусус барои сигналҳое, ки фоидаи баланд ва сатҳи садои паст доранд.
Адабиёт

1. 
   Брайан, М. (с.ф.). Чӣ тавр нимноқилҳо кор мекунанд. Барқароршавӣ аз: electronics.howstuffworks.com
   
2. 
   Landin, P. (2014). Нимноқилҳои дохилӣ ва берунӣ. Барқароршавӣ аз: pelandintecno.blogspot.com
   
3. 
   Роуз, М. (с.ф.). Нимноқил. Барқароршавӣ аз: whatis.techtarget.com
   
4. 
   Нимноқил (1998). Энсиклопедияи Britannica, Inc. Лондон, Бритониё. Барқароршавӣ аз: britannica.com
   
5. 
   Нимноқилҳо чистанд? (с.ф.). © Корпоратсияи баландсифати Hitachi. Барқароршавӣ аз: hitachi-hightech.com
   
6. 
   Википедия, Энсиклопедияи Озод (2018). Нимноқил. Барқароршавӣ аз: es.wikipedia.org.