انواع نیمه هادی

نیمه هادی (semiconductor) چیست؟

به طور کل اجسام را میشود از لحاظ هدایت الکتریکی به سه نوع تقسیم بندی کرد
که شامل رساناها یا اجسام هادی، نارساناها یا عایق ها، نیمه رساناها یا نیمه هادی ها هستند.
منظور از نیمه رسانا یا نیمه هادی موادی هستند که رسانایی آنها قابل کنترل است.
همانطور که از اسم این مواد و اجسام مشخص است جایگاهی بین رساناها و نارساناها دارند
به طوری که نه به طور کامل رسانا هستند و نه اینکه کاملا نارسانا باشند. به عبارت دیگر نیمه رساناها اجسامی هستند
که الکترون های آزاد آنها بسیار کم است و در یک ساختاری به اسم شبکه کریستالی قرار دارند.
با این حال تحت برخی شرایط امکان شارش بار و رسانایی وجود دارد

معمولا برای تغییر میزان رسانایی نیمه رساناها از ناخالصی های مختلف استفاده می کنند تا هدایت پذیری آنها را کنترل کنند.
به این فرایند اصطلاحا دوپینگ می گویند که فقط بر روی نیمه رساناها انجام می شود. با این حال امکان استفاده از
میدان های الکتریکی و مغناطیسی، نور و گرما یا تغییر فرم مکانیکی شبکه بلوری آلاییده، بر روی رسانایی نیمه هادی تأثیر می گذارد و در کنترل آن مؤثر است.
قطعات نیمه هادی در حالت جامد و در برابر انتشار گرمایونی خلأ از هدایت الکترونیکی استفاده زیادی می کنند

انواع نیمه هادی کدامند؟

نیمه هادی ها به طور کلی به چند دسته تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:

نیمه هادی ذاتی (Intrinsic)

یکی از انواع نیمه هادی نیمه هادی ذاتی است که به نوع خالص هم معروف است
به دلیل ساختار شیمیایی خالص به این اسم معروف شده است. این نوع مواد و اجسام
از یک نوع عنصر ساخته شده اند و بنابراین ساختار خالصی دارند و با عنوان نیمه هادی ذاتی هم اشاره می شوند.
از جمله مواد نیمه هادی ذاتی می توان به ژرمانیوم و سیلیسیم اشاره کرد.

با تغییر شرایط محیطی نظیر افزایش دما الکتروهای کمی که محدود نشده هستند
و امکان حرکت آزادانه آنها در شبکه وجود دارد به هدایت جریان الکتریسیته کمک می کنند.
همچنین این اجسام از نظر بارهای منفی و مثبت تعداد برابری دارند و انرژی حرارتی هم
قادر به یونیزاسیون بالایی نیست بنابراین رسانایی اجسام نیمه هادی ذاتی یا خالص کمتر است

نیمه هادی غیر ذاتی (Extrinsic)

یکی دیگر از انواع نیمه هادی، نیمه هادی های غیر ذاتی است که معمولا از عناصر مختلف تشکیل شده اند
به نیمه هادی غیر خالص هم معروف هستند. این نوع اجسام نیمه رسانا را می توان با اضافه کردن اتم هایی که
جایگزین مناسبی باشند به نیمه هادی هایی با رسانایی بهتر تبدیل کرد. عناصر نیمه هادی غیر ذاتی به دو دسته کلی تقسیم می شوند

نیمه هادی نوع(Semiconductors) Type N

چرا به این اجسام نیمه هادی تیپ N می گویند؟ وقتی یک نیمه هادی خالص یا ذاتی با یک عنصر پنج ظرفیتی به عنوان ناخالصی ترکیب می شود
(مثل بیسموت، قلع، آرسنیک و فسفر)، 4 الکترون از 5 الکترون آنها با چهار الکترون عناصر نیمه هادی ذاتی مثل سیلیسیم و یا ژرمانیوم پیوند می دهد.
بنابراین الکترون پنجم آزاد جهت هدایت الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد و دهنده است.

هر چقدر ناخالصی بیشتری اضافه شود تعداد الکترون های آزاد بیشتر شده و بنابراین حامل بافر منفی هم بیشتر می شود.
به همین دلیل این اجسام، نیمه هادی نوع N می گویند. الکترون ها در این نوع اجسام حامل های اکثریت بوده و حفرات آن حامل های اقلیت هستند

نیمه هادی نوع(Semiconductor) Type P

اجسام نیمه هادی نوع P متفاوت از نوع N هستند. در این اجسام نیمه هادی خالص یا غیر ذاتی با یک عنصر سه ظرفیتی
مثل گالیم، ایندیم، آلومینیوم و بور به عنوان ناخالصی ترکیب شده و سه الکترون ناخالصی با چهار الکترون نیمه هادی تیپ P پیوند می خورند.

در این حالت الکترونی در ناخالصی باقی نمی ماند و اصطلاحا همان حفره شکل می گیرد بنابراین آماده پذیرش الکترون های پیوندی می شوند و پذیرنده هستند.
از طرفی هر چقدر ناخالصی بیشتری استفاده شود، حفره ها که همان حامل های بار مثبت هستند بیشتر می شوند
. به همین دلیل به این نوع اجسام، نیمه هادی نوع P گفته می شود. در این اجسام، حفرات حامل های اکثریت و الکترون ها حامل های اقلیت هستند