بررسی مواد نیم رسانا 32 صفحه + doc

جریان الكتریكی در فلز از حركت بارهای منفی (الكترونها) و در نیم رساناها از حركت بارهای منفی (الكترونها) و بارهای مثبت (حفره ها) ناشی می شود مواد نیم رسانا اعم از سیلیسیوم و ژرمانیوم می توانند بوسیله اتم های ناخالص چنان آلائیده شوند كه جریان الكتریكی عمدتاً از الكترونها یا حفره ها شود نیم رساناها گروهی از مواد هستند كه رسانایی الكتریكی آنها بین فلزا

فرمت فایل: doc

تعداد صفحات: 32

حجم فایل: 43 کیلو بایت

قسمتی از محتوای فایل و توضیحات:

سیلیسیوم

1-1- مواد نیم رسانا

جریان الكتریكی در فلز از حركت بارهای منفی (الكترونها) و در نیم رساناها از حركت بارهای منفی (الكترونها) و بارهای مثبت (حفره ها) ناشی می شود. مواد نیم رسانا اعم از سیلیسیوم و ژرمانیوم می توانند بوسیله اتم های ناخالص چنان آلائیده شوند كه جریان الكتریكی عمدتاً از الكترونها یا حفره ها شود. نیم رساناها گروهی از مواد هستند كه رسانایی الكتریكی آنها بین فلزات و عایق ها قرار دارد. بلور كامل و خالص اغلب نیمه رساناها در صفر مطلق عایق است. ویژگیهای متخصه نیم رساناها این است كه رسانایی آنها با تغییر دما، برانگیزش نوری و میزان ناخالص به نحو قابل ملاحظه ای تغییر می كند. این قابلیت تغییر خواص الكتریكی، مواد نیمه رسانا را انتخاب مناسبی برای تحقیق در زمینه قطعات الكترونیكی ساخته است. نیم رساناها رساناهای الكترونیكی هستند كه مقاومت ویژه آنها در دمای اطاق عموماً در گستره2-10 تا 9 10 واقع است. این گستره در بین مقادیر مقاومت ویژه رساناهای خوب 6-10 و عایقها 14 10 تا 22 10 قرار دارد ]1[ و ]2[

مقاومت ویژه نیم رساناها می تواند قویاً به دما وابسته باشد، وسایلی از قبیل، ترانزیستورها، یكسوسازها، مدوله كننده ها، آشكارسازها، ترمیستورها و فوتوسلها براساس ویژگیهای نیم رساناها كار می كنند. رسانندگی یك نیم رساناها بطور كلی نسبت به دما، روشنایی، میدان مغناطیسی، مقدار دقیق ناخالصی اتم ها حساسیت دارد. مطالعه مواد نیم رسانا در اوایل قرن نوزدهم شروع شده در طول سالها نیم رساناهای فراوانی مورد مطالعه قرار گرفته اند.

جدول 1 قسمتی از جدول تناوبی مربوط به نیمه رساناها را نشان می دهد. نیم رساناهای عنصری یعنی آنهایی كه از نمونه های منفرد اتم ها تشكیل می شوند، نظیر سیلیسیوم (Si) و ژرمانیوم (Ge) را می توان در ستون IV پیدا نمود. مع ذلك، نیم رساناهای مركب بیشماری از دو یا تعداد بیشتری عنصر تشكیل می گردند. برای مثال گالیوم آرسنید (GaAs) یك تركیب III-V است كه تركیبی از گالیوم از ستون III و آرستیك (As) از ستون V می باشد. در جدول 2 لیست بعضی از نیم رساناهای عنصری و مركب ارائه شده است. ]1[

جدول 1- قسمتی از جدول تناوبی مربوط به نیم رسانه ها

دوره

ستون II

ستون III

IV

V

VI

2

B

C

N

بور

كربن

نیتروژن

3

Mg

Al

Si

P

S

منیزیم

آلومینیوم

سیلیسیوم

فسفر

گوگرد

4

Zn

Ga

Ge

As

Se

روی

گالیوم

ژرمانیوم

آرسنید

سلنیم

5

Cd

In

Sn

Sb

Te

كادمیوم

ایندیم

قلع

آنتیموان

تلوریم

6

Hg

Pb

جیوه

سرب

جدول 2- نیمه رسانای عنصری و مركب

عنصر

IV-IV تركیب

III-V تركیب

II-VI تركیب

IV-VI تركیب

Si

Sic

AlAs

CdS

PbS

Ge

AlSb

CdSe

PbTe

B-N

CdTe

GaAs

ZnS

GaP

ZnSe

GaSb

ZnTe

In-As

In-P

In-Sb

نیم رساناهای بسیار خاص از خود رسانندگی ذاتی نشان می دهند كه از رسانندگی ناخالصی در نمونه های با خلوص كمتر متمایز است.

در گستره دمای ذاتی ویژگیهای الكتریكی نیم رسانا در اثر ناخالصی های بلور اساساً تغییر نمی كند. یك طرح نواری الكترونی كه به رسانندگی ذاتی منجر می شود.

شكل 1-1- طرح نواری برای رسانندگی ذاتی در نیم رسانا. در صفر كلوین رسانندگی صفر است، زیرا تمام حالتهای نوار ظرفیت پر و تمام حالتهای نوار رسانش خالی اند. با افزایش دما الكترونها بطور گرمایی از نوار ظرفیت به نوار رسانش برانگیخته و در آنها متحرك می شوند.

نوار رسانش در صفر مطلق خالی است و به اندازه گاف انرژیاز نوار ظرفیت فاصله دارد. گاف نواری اختلاف انرژی بین پائین ترین نقطه نوار رسانش و بالاترین نقطه نوار ظرفیت است. پائین ترین نقطه نوار رسانش را لبة نوار رسانش می نامند. بالاترین نقطه در نوار ظرفیت به لبه نوار ظرفیت موسوم است.

با افزایش دما، الكترونها به گونه گرمایی از نوار ظرفیت به نوار رسانش برانگیخته می‌شوند (شكل 2-1). هم الكترونهای نوار رسانش و هم اربیتالهای خالی یا حفره های به جا مانده در نوار ظرفیت، در رسانندگی الكتریكی شركت می كنند. ]2[

(ب) سیلیسیوم، در شرایط ذاتی تراكم حفره ها با تراكم الكترونها برابر است. در یك دمای مفروض تراكم ذاتی در Ge بیشتر از Si است، زیرا گاف انرژی ذر (ev67/0) باریكتر از (ev12/1) Si است.

1-2- سیلیسیوم

در اوایل دهه 1950 ژرمانیوم مهمترین ماده نیمه رسانا بود مع ذلك ثابت شد كه ژرمانیوم برای بسیاری از كاربردها مناسب نمی باشد. زیرا قطعات ژرمانیوم حتی در دماهایی كه بطور معتدل بالا می روند نشت جریان بالایی را نشان می دهند به علاوه اكسید ژرمانیوم در آب قابل حل است و برای ساخت قطعات مناسب نیست، از اوایل دهه 1960 به بعد سیلیسیوم به یك جانشین عملی تبدیل شده است و اینك واقعاً ژرمانیوم را به عنوان یك ماده برای ساخت نیمه هادی از میدان خارج كرده است.

دلیل عمده استفاده از سیلیسیوم این است كه قطعات سیلیسیومی جریان نشت كمتری را نشان می دهند و اكسید سیلیسیوم با كیفیت بالا را می توان به طور گرمایی رشد داد و از طرف دیگر قطعات سیلیسیوم اصلاح شده خیلی ارزانتر از مواد نیم رسانای دیگر هستند. سیلیسیوم به شكل سیلیكا و سیلیكاتها 25% پوسته زمین را تشكیل می دهد، و سیلیسیوم بعد از اكسیژن از نظر فراوانی دومین ماده است و در حال حاضر، سیلیسیوم یكی از آن عناصر جدول تناوبی است كه به مقدار خیلی زیاد مورد مطالعه واقع شده است،و تكنولوژی سیلیسیوم تا كنون دربین تمام تكنولوژیهای نیم رسانایی پیشرفته‌ترین می باشد.

بسیاری از نیم رساناهای مركب دارای خواص الكتریكی و اپتیكی هستند كه سیلیسیوم فاقد آن هاست. این نیم رساناها بویژه گالیوم آرسنید بطور عمده برای كاربردهای موج ریز و نوری مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه ما آنقدر كه درباره تكنولوژی سیلیسیوم می دانیم دربارة تكنولوژی نیم رساناهای مركب نمی دانیم، بخشی از تكنولوژی نیم رساناهای مركب بخاطر پیشرفت در تكنولوژی سیلیسیوم رشد كرده است.

1-3- ساختار بلوی سیلیسیوم

در یك بلور اتمها به طریق سه بعدی دوره ای آرایش یافته اند. آرایش دوره ای اتمها در بلور شبكه نامیده می شود. در بلو، یك اتم هرگز دور از یك مكان ثابت، منفرد سرگردان نمی باشد. ارتعاشات گرمایی مربوط به این اتم حول این مكان متمركز می‌شود. برای یك نیم رسانای معین یك یاخته واحد وجود دارد كه نماینده تمام شبكه است، با تكرار یاخته واحد در سرتاسر بلور، می توان تمام شبكه را ایجاد نمود. سیلیسیوم دارای یك ساختار شبكه الماسی با ثابت شبكه A 43/5 آنگستروم می باشد. (شكل 3-1) این ساختار متعلق به خانواده بلور مكعبی هست و می توان آن را به صورت دو زیر شبكه مكعبی fcc كه در یكدیگر نفوذ كرده اند، مشاهده نمود.

بدین طریق كه یك زیر شبكه به اندازه یك چهارم فاصله در راستای قطر مكعب (یعنی تغییر مكانی به اندازه ) نسبت به زیر شبكه دیگر جابجا شده است.

تمام اتمها در شبكه الماسی یكسان هستند و هر اتم در شبكه الماسی با چهار نزدیكترین همسایه كه با فاصله مساوی در گوشه های یك چهار وجهی قرار دارند احاطه شده است. (به كره های متصل شده با خط سیاه در شكل 3-1- الف مراجعه شود). به زبان برداری شبكه الماسی یك شبكه مكعبی مركز وجهی fcc با یك پایه دو اتمی در نقاط و یا به شكل دو شبكه fcc كه در امتداد قطر درهم جابجا شده اند.

سلول بسیط شبكه fcc با بردارهای بسیط:

(1-1)

معین می شود. شبكه وارون fcc با ثابت شبكه a یك شبكه مكعبی مركز حجمی bcc با ثابت شبكه با بردارهای بسیط:

(2-

 


از این که از سایت ما اقدام به دانلود فایل ” بررسی مواد نیم رسانا ” نمودید تشکر می کنیم

هنگام دانلود فایل هایی که نیاز به پرداخت مبلغ دارند حتما ایمیل و شماره موبایل جهت پشتیبانی بهتر خریداران فایل وارد گردد.

فایل – بررسی مواد نیم رسانا – با کلمات کلیدی زیر مشخص گردیده است:
بررسی مواد نیم رسانا;ساختار بلوی سیلیسیوم;نیمه رسانای عنصری و مركب

جعبه دانلود

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل


شما ممکن است این را هم بپسندید

دیدگاهتان را بنویسید

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