Хагас дамжуулагч- бодис юм эсэргүүцэлөргөн хүрээнд өөрчлөгдөж болох ба температур нэмэгдэх тусам маш хурдан буурдаг бөгөөд энэ нь гэсэн үг юм цахилгаан дамжуулах чанар(1/R) нэмэгдэнэ.
- цахиур, германи, селен болон зарим нэгдлүүдэд ажиглагддаг.

Дамжуулах механизмхагас дамжуулагчид

Хагас дамжуулагч талстууд нь атомын шинж чанартай байдаг болор тор, Хаана гадаад электронуудхөрш атомуудтай ковалент холбоогоор холбогддог.

At бага температурцэвэр хагас дамжуулагчид чөлөөт электронуудүгүй бөгөөд энэ нь диэлектрик шиг ажилладаг.

Хагас дамжуулагч нь цэвэр (хольцгүй)

Хагас дамжуулагч нь цэвэр (хольцгүй) бол энэ нь байна эзэмшдэгдамжуулах чадвар, энэ нь бага.

Өөрийгөө дамжуулах чадвархоёр төрөл байдаг:

1 цахим(дамжуулах чадвар "n" - төрөл)

Хагас дамжуулагч дахь бага температурт бүх электронууд нь цөмд холбогдож, эсэргүүцэл өндөр байдаг; температурын өсөлттэй хамт кинетик энергибөөмс нэмэгдэж, бондууд задарч, чөлөөт электронууд гарч ирдэг - эсэргүүцэл буурдаг.
Чөлөөт электронууд нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын эсрэг хөдөлдөг.
Электрон дамжуулалтхагас дамжуулагч нь чөлөөт электронууд байгаатай холбоотой.

2. нүх("p" төрлийн цахилгаан дамжуулах чанар)

Температур нэмэгдэх тусам тэдгээр нь задардаг валентын холбооявуулсан валентын электронууд, атомуудын хооронд дутуу электронтой орон зай үүсдэг - "нүх".
Энэ нь болор даяар хөдөлж чадна, учир нь түүний байрыг валентийн электронуудаар сольж болно. "Нүх"-ийг хөдөлгөх нь хөдөлж байгаатай тэнцэнэ эерэг цэнэг.
Нүх нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын чиглэлд хөдөлдөг.

Халаахаас гадна хагарал ковалент холбоохагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт үүсэх нь гэрэлтүүлэг (фото дамжуулалт) болон хүчтэй цахилгаан орны нөлөөллөөс үүдэлтэй байж болно.

Цэвэр хагас дамжуулагчийн нийт дамжуулалт нь "p" ба "n" төрлийн дамжуулалтын нийлбэр юм.
ба электрон нүхний дамжуулалт гэж нэрлэдэг.

Хольцтой хагас дамжуулагч

Тэдэнд байгаа өөрийн + бохирдолдамжуулах чанар
Бохирдол байгаа нь цахилгаан дамжуулах чанарыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Бохирдлын концентраци өөрчлөгдөхөд цахилгаан гүйдэл тээгч - электрон ба нүхний тоо өөрчлөгддөг.
Хагас дамжуулагчийг өргөнөөр ашиглахын үндэс нь гүйдлийг хянах чадвар юм.

Байгаа:

1)хандивлагчбохирдол (гарах)

Тэд хагас дамжуулагч талстуудад нэмэлт электрон нийлүүлэгч болж, электроноос амархан татгалзаж, хагас дамжуулагч дахь чөлөөт электронуудын тоог нэмэгдүүлдэг.
Эдгээр нь дамжуулагч нар юм "n" - төрөл, өөрөөр хэлбэл ихэнх цэнэг зөөгч нь электрон, цөөн цэнэгийн тээвэрлэгч нь нүх байдаг донор хольцтой хагас дамжуулагч.
Ийм хагас дамжуулагч нь электрон хольц дамжуулах чадвартай байдаг.

Жишээлбэл, хүнцэл.

2. хүлээн авагчхольц (хүлээн авах)

Тэд электроныг шингээх замаар "нүх" үүсгэдэг.
Эдгээр нь хагас дамжуулагч юм "p" - дуртай,тэдгээр. гол цэнэг зөөгч нь нүх, цөөн цэнэгийн тээвэрлэгч нь электрон байдаг хүлээн авагч хольцтой хагас дамжуулагч.
Ийм хагас дамжуулагч нь нүхний хольц дамжуулах чадвартай байдаг.

Жишээ нь - индий.

p-n уулзварын цахилгаан шинж чанар

"p-n" шилжилт(эсвэл электрон нүхний шилжилт) - цахилгаан дамжуулах чанар нь электроноос нүх рүү (эсвэл эсрэгээр) өөрчлөгддөг хоёр хагас дамжуулагчийн контактын хэсэг.

Ийм бүс нутгийг хагас дамжуулагч талст дотор хольц оруулах замаар үүсгэж болно. Өөр өөр дамжуулалттай хоёр хагас дамжуулагчийн контактын бүсэд харилцан тархалт явагдана. электронууд болон нүхнүүд үүсэх ба блоклох цахилгаан давхарга үүсэхээс сэргийлдэг цаашдын шилжилтхил дээрх электрон ба нүхнүүд. Блоклох давхарга нь хагас дамжуулагчийн бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад эсэргүүцлийг нэмэгдүүлсэн.

Хандалтын горим р-n уулзвар:

Гаднах цахилгаан орон нь хаах (урвуу) чиглэлд байх үед хоёр хагас дамжуулагчийн холбоо барих хэсэгт цахилгаан гүйдэл дамжихгүй.
Учир нь электронууд болон нүхнүүд хилээс шилжинэ эсрэг талууд, дараа нь саадны давхарга зузаарч, эсэргүүцэл нэмэгдэнэ.

Түгжих p-n горимшилжилт.

Хагас дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлийн шинж чанар. Дотоод ба хольцын дамжуулалт.

Хагас дамжуулагч гэдэг нь температур нэмэгдэх, хольц агуулах, гэрэлтүүлгийн өөрчлөлт зэрэгт эсэргүүцэл нь буурдаг бодис юм. Эдгээр шинж чанараараа тэд металаас эрс ялгаатай. Ихэвчлэн хагас дамжуулагч нь электроныг гаргахад 1.5-2 эВ-ээс ихгүй энерги шаардагдах талстуудыг агуулдаг. Ердийн хагас дамжуулагч нь германи ба цахиурын талстууд бөгөөд атомууд нь ковалент холбоогоор нэгддэг. Энэ холболтын мөн чанар нь дээр дурдсан зүйлийг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог онцлог шинж чанарууд. Хагас дамжуулагчийг халаахад тэдгээрийн атомууд ионждог. Гарсан электронуудыг хөрш атомууд барьж авах боломжгүй, учир нь тэдгээрийн бүх валентийн холбоо нь ханасан байдаг. Гадны цахилгаан талбайн нөлөөн дор чөлөөт электронууд нь талст дотор хөдөлж, үүсгэж болно электрон гүйдэлдамжуулах чанар. Кристал тор дахь атомуудын аль нэгний гаднах бүрхүүлээс электроныг салгаснаар эерэг ион үүснэ. Энэ ионыг электрон барьж авснаар саармагжуулж болно. Цаашилбал, электронууд атомаас эерэг ион руу шилжсэний үр дүнд процесс явагдана эмх замбараагүй хөдөлгөөнболор дахь электрон байхгүй газрууд нь "нүх" юм. Гаднах байдлаар энэ эмх замбараагүй хөдөлгөөний үйл явцыг эерэг цэнэгийн хөдөлгөөн гэж ойлгодог. Болорыг цахилгаан талбарт байрлуулах үед "нүх" -ийн дараалсан хөдөлгөөн үүсдэг - нүхний дамжуулалтын гүйдэл. Тохиромжтой болорт гүйдэл нь тэнцүү тооны электрон ба "нүх"-ээр үүсгэгддэг. Энэ төрлийн дамжуулалтыг хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт гэж нэрлэдэг. Температур (эсвэл гэрэлтүүлэг) нэмэгдэхийн хэрээр дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт нэмэгддэг.
Хагас дамжуулагчийн дамжуулалтын тухай том нөлөөхольцтой. Донор болон хүлээн авагч хольцууд байдаг. Дэмжих хольц нь илүү өндөр валенттай хольц юм. Донорын хольцыг нэмэхэд хагас дамжуулагч дотор наалдамхай электронууд үүсдэг. Дамжуулах чанар нь электрон болж, хагас дамжуулагчийг n төрлийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, n - 4 валенттай цахиурын хувьд донорын хольц нь n = 5 валенттай хүнцэл юм. Хүнцлийн хольцын атом бүр нэг дамжуулагч электрон үүсэхэд хүргэдэг.
Акцептор хольц нь бага валенттай хольц юм. Ийм хольц нэмэхэд хагас дамжуулагчийн дотор нэмэлт тооны "нүх" үүсдэг. Дамжуулалт нь "нүх" байх ба хагас дамжуулагчийг p төрлийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, цахиурын хувьд хүлээн авагч хольц нь n = 3 валенттай индий юм. Индий атом бүр нэмэлт "нүх" үүсэхэд хүргэдэг.
Ихэнх хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн ажиллах зарчим нь p-n уулзварын шинж чанарт суурилдаг.

"Одоогийн" гэдэг нь аливаа зүйлийн хөдөлгөөн, урсгалыг илэрхийлдэг. Цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дараалсан (чиглүүлсэн) хөдөлгөөн юм. Ер нь чөлөөт цэнэг гаднаас чиглэсэн цахилгаан соронзон хүчинд өртөх үед цахилгаан гүйдэл үүсдэг. Гэсэн хэдий ч хагас дамжуулагчийн хувьд тэдгээрийн байрлуулах нягтралд нэгэн төрлийн бус байвал эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний улмаас цэнэгийн чиглэлтэй хөдөлгөөн боломжтой байдаг. Энэ тохиолдолд цэнэг нь илүү их концентрацитай газраас бага концентрацитай газар руу шилждэг. Энэ үзэгдэлтархалт, тархалтаас үүсэх гүйдлийг диффуз гэж нэрлэдэг.

Үйлдлээс үүдэлтэй ердийн гүйдлийг ялгах цахилгаан хүч, тархалтын гүйдлээс ердийн гүйдлийг зөрөх гэж нэрлэдэг.

Электрон нүхний шилжилт

Суралцаж байхдаа холбоо барих үзэгдэлХагас дамжуулагчийн хувьд шилжилтийг олж авах аргад анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй: хольц хайлуулах, тархах, ион суулгах. Эдгээр нь бүгд нэг хагас дамжуулагч дээжинд электрон ба нүхний цахилгаан дамжуулах чадвартай бүс нутгийг бий болгох боломжийг олгодог.

Шилжилтийг бий болгох үе шатанд ч p-бүсээс n-бүс рүү цоорхойг тараах процессууд, n-бүсээс p-бүс рүү чөлөөт электронууд үүсдэг. Үүний үр дүнд хоёр бүс нутгийн зааг дээр давхар давхарга үүсдэг цахилгаан цэнэг, сөрөг ба -аас бүрдэнэ эерэг ионуудхольцын атомууд, шилжүүлсэн цэнэгийн улмаас үүссэн цахилгаан орон. Энэ талбар нь үндсэн цэнэгийн тээвэрлэгчдийн цаашдын тархалтыг эсэргүүцдэг бөгөөд үүний үр дүнд тэнцвэрт байдал үүсдэг.

Электрон нүхний шилжилтийн бүсийг мужуудын хилийн хоёр талд байрлах орон зайн цэнэгийн давхарга гэж үздэг (Зураг 2.5). Энэ давхарга нь чөлөөт цэнэг зөөгчөөр шавхагдаж, олон тохиолдолд диэлектрик гэж үзэж болох тул саадтай давхарга гэж нэрлэдэг. Саад давхарга дахь орон зайн цэнэгийн нягтрал нь бүс нутгийн хилийн хоёр талд өөр өөр байдгийг энд онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь тэдгээр нь n-бүс дэх донорын хольц ба p дахь хүлээн авагч хольцын агууламжаар тодорхойлогддог. - бүс нутаг. Ерөнхийдөө сансрын цэнэгийн давхар давхарга нь цахилгаанаар саармаг байдаг: n-бүс нутгийн нийт эерэг цэнэг нь нийттэй тэнцүү байна. сөрөг цэнэг p-бүсэд. Сансрын цэнэгийн цахилгаан талбайн гол нөлөө нь диффузын гүйдлийг саадтай давхаргын дамжуулалтын гүйдлийн (дрифт гүйдэл) маш бага хэмжээнд хүртэл сулруулах явдал юм. Үүний үр дүнд уулзвараар дамжих нийт гүйдэл тэг болж хувирна.

Хэрэв уулзварт гаднах хүчдэл хэрэглэвэл энэ нь контактын хүчдэлд нэмэгдэж, туйлшралаас хамааран уулзвар дээрх хүчдэлийг нэмэгдүүлэх эсвэл багасгах бөгөөд энэ нь түүгээр дамжих тархалтын гүйдлийн өөрчлөлтөд хүргэдэг. Зөрөх гүйдлийн хувьд түүний утга нь гадаад хүчдэлээс бараг хамааралгүй бөгөөд зөвхөн хомсдолын давхарга дахь чөлөөт тээвэрлэгчдийн үүсэх хурдаар тодорхойлогддог. Уулзварын нэг талын дамжуулалт нь гаднах хүчдэлийн шууд туйлшралын үед диффузын гүйдэл маш хүчтэй нэмэгдэх боломжтой, харин урвуу туйлшралтай бол энэ нь тэгтэй ойролцоо байсан тул маш бага зэрэг буурч байгаатай холбоотой юм. .

Үүнээс гадна гадны стресстэй байдаг хүчтэй нөлөөзайны цэнэг нь уулзвар дахь хүчдэлээс шууд хамааралтай саадтай давхаргын зузаан дээр. Энэ хүчдэлийн өсөлт нь сансрын цэнэгийн өсөлтөд хүргэх ёстой. Гэсэн хэдий ч эдгээр цэнэгийн нягтыг зөвхөн хольцын агууламжаар тодорхойлно. Үүний үр дүнд тэдгээрийн хэмжээ нэмэгдэж байгаатай холбоотойгоор цэнэгийн хэмжээ нэмэгдэх бөгөөд энэ нь хаалтын давхаргын зузаан нэмэгдэх болно гэсэн үг юм.

Хагас дамжуулагч нь цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч ба дамжуулагч бус хоёрын хоорондох цахилгаан дамжуулах чанарт завсрын байрыг эзэлдэг. Хагас дамжуулагчийн бүлэгт олон илүү их бодисдамжуулагч ба дамжуулагч бус бүлгүүдийг хамтад нь авахаас илүү. Ихэнх онцлог төлөөлөгчидолсон хагас дамжуулагч практик хэрэглээтехнологид германий, цахиур, селен, теллур, хүнцэл, аяганы исэл ба их хэмжээнийхайлш ба химийн нэгдлүүд. Бараг бүх органик бус бодисуудБидний эргэн тойрон дахь ертөнц - хагас дамжуулагч. Байгальд хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч бол дэлхийн царцдасын 30 орчим хувийг эзэлдэг цахиур юм.

Хагас дамжуулагч ба металлын чанарын ялгаа нь үндсэндээ температураас эсэргүүцэх чадвараас хамаардаг. Температур буурах тусам металлын эсэргүүцэл буурдаг. Хагас дамжуулагчийн хувьд эсрэгээр, температур буурах тусам эсэргүүцэл нэмэгдэж, ойрхон байна үнэмлэхүй тэгТэд бараг тусгаарлагч болдог.

Хагас дамжуулагчийн хувьд чөлөөт цэнэгийн тээвэрлэгчдийн концентраци нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Хагас дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдлийн механизмыг чөлөөт электрон хийн загварын хүрээнд тайлбарлах боломжгүй юм.

Германы атомууд гаднах бүрхүүлдээ сул холбогдсон дөрвөн электронтой байдаг.Тэдгээрийг валент электронууд гэж нэрлэдэг. Кристал торонд атом бүр дөрвөөр хүрээлэгдсэн байдаг хамгийн ойрын хөршүүд. Германы талст дахь атомуудын хоорондын холбоо нь ковалент бөгөөд өөрөөр хэлбэл хос валентын электронуудаар явагддаг. Валент электрон бүр хоёр атомд хамаардаг. Германы талст дахь валентийн электронууд нь металаас хамаагүй илүү атомуудтай холбогддог; Тиймээс хагас дамжуулагч дахь тасалгааны температурт дамжуулагч электронуудын концентраци нь металлынхаас хэд хэдэн удаа бага байдаг. Германы талст дахь үнэмлэхүй тэг температурт бүх электронууд бонд үүсэхэд байрлана. Ийм болор нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр валентын электронуудын зарим нь ковалент холбоог таслахад хангалттай энергийг олж авч болно. Дараа нь болор дотор чөлөөт электронууд (дамжуулагч электронууд) гарч ирнэ. Үүний зэрэгцээ электронууд эзэлдэггүй холбоо тасарсан газруудад сул орон тоо үүсдэг. Эдгээр сул орон тоог "нүх" гэж нэрлэдэг.

Өгөгдсөн хагас дамжуулагчийн температурт нэгж хугацаанд тодорхой тооны электрон нүхний хосууд үүсдэг. Үүний зэрэгцээ цаг гүйж байнаурвуу үйл явц - чөлөөт электрон нүхтэй уулзах үед германий атомуудын электрон холбоо сэргээгддэг. Энэ процессыг рекомбинация гэж нэрлэдэг. Цахилгаан соронзон цацрагийн энергийн улмаас хагас дамжуулагчийг гэрэлтүүлэх үед электрон нүхний хосыг үүсгэж болно.

Хэрэв хагас дамжуулагчийг цахилгаан талбарт байрлуулсан бол эмх цэгцтэй хөдөлгөөнд зөвхөн чөлөөт электронууд оролцдоггүй, мөн эерэг цэнэгтэй бөөмс шиг ажилладаг нүхнүүд байдаг. Тиймээс хагас дамжуулагч дахь I гүйдэл нь I n электрон ба I p нүхний гүйдлээс бүрдэнэ. I = I n + I p.

Хагас дамжуулагч дахь дамжуулагч электронуудын концентраци нь нүхний концентрацтай тэнцүү байна: n n = n p. Электрон нүхний дамжуулалтын механизм нь зөвхөн цэвэр (өөрөөр хэлбэл, хольцгүй) хагас дамжуулагчаар илэрдэг. Үүнийг хагас дамжуулагчийн дотоод цахилгаан дамжуулах чанар гэж нэрлэдэг.

Бохирдол байгаа тохиолдолд хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанар ихээхэн өөрчлөгддөг. Жишээлбэл, хольц нэмэх фосфорболор руу цахиур 0.001 атомын хувь хэмжээгээр эсэргүүцэх чадварыг таваас дээш шатлалаар бууруулдаг.

Холимог бодис орсон хагас дамжуулагчийг (өөрөөр хэлбэл нэг төрлийн атомын нэг хэсэг нь өөр төрлийн атомаар солигддог) гэж нэрлэдэг. хольц эсвэл допинг.

Хоёр төрлийн бохирдлын дамжуулалт байдаг - электрон ба нүхний дамжуулалт.

Тиймээс дөрвөн валентыг допинг хийх үед германи (Ge) эсвэл цахиур (Si) таван валент - фосфор (P), сурьма (Sb), хүнцэл (As) Бохир атомын байршилд нэмэлт чөлөөт электрон гарч ирдэг. Энэ тохиолдолд бохирдол гэж нэрлэдэг хандивлагч .

Дөрвөн валентын германий (Ge) эсвэл цахиур (Si) гурвалсан бодисоор допинг хийх үед - хөнгөн цагаан (Al), индий (Jn), бор (B), галли (Ga) - шугамын нүх гарч ирнэ. Ийм хольцыг нэрлэдэг хүлээн авагч .

Ижил дээж дээр хагас дамжуулагч материалнэг хэсэг нь p - дамжуулалт, нөгөө нь n - дамжуулалттай байж болно. Ийм төхөөрөмжийг хагас дамжуулагч диод гэж нэрлэдэг.

"Диод" гэдэг үгийн "ди" угтвар нь "хоёр" гэсэн утгатай бөгөөд энэ нь төхөөрөмж нь хоёр үндсэн "хэсэг", бие биетэйгээ ойрхон байрладаг хоёр хагас дамжуулагч талсттай болохыг харуулж байна: нэг нь p-дамжуулагчтай (энэ нь бүс юм. R),нөгөө нь - n - дамжуулалттай (энэ нь бүс юм P).Үнэн хэрэгтээ хагас дамжуулагч диод нь нэг талст бөгөөд түүний нэг хэсэгт донорын хольц ордог (бүс). P),нөгөө рүү - хүлээн авагч (бүс R).

Хэрэв та зайг диод руу холбосон бол тогтмол даралтбүс рүү "нэмэх" Рмөн бүс рүү "хасах" П, дараа нь чөлөөт цэнэгүүд - электронууд ба нүхнүүд - хил хязгаар руу гүйж, pn уулзвар руу яарах болно. Энд тэд бие биенээ саармагжуулж, шинэ цэнэгүүд хил рүү ойртож, а Д.С.. Энэ бол диодын шууд холболт гэж нэрлэгддэг - цэнэгүүд түүгээр эрчимтэй хөдөлж, хэлхээнд харьцангуй том шууд гүйдэл урсдаг.

Одоо диод дээрх хүчдэлийн туйлшралыг сольж, урвуугаар нь асаацгаая - "нэмэх" батерейг бүсэд холбоно уу. П,"хасах" - бүс рүү Р.Чөлөөт цэнэгүүд хил хязгаараас холдож, электронууд "нэмэх", нүхнүүд "хасах" тал руу шилжиж, үр дүнд нь pn уулзвар нь огтлолтгүй бүс болж хувирна. үнэгүй төлбөр, цэвэр тусгаарлагч руу . Энэ нь хэлхээ тасарч, гүйдэл зогсох болно гэсэн үг юм.

Диодоор бага зэрэг урвуу гүйдэл урсах болно. Учир нь үндсэн чөлөөт төлбөрөөс гадна (цэнэг зөөгч) - электронууд, бүсэд П, ба p бүсийн нүхнүүд - бүс бүрт эсрэг тэмдгийн бага хэмжээний цэнэгүүд байдаг. Эдгээр нь өөрсдийн цөөнхийн цэнэгийн тээвэрлэгчид бөгөөд тэдгээр нь ямар ч хагас дамжуулагчд байдаг, тэдгээр нь атомуудын дулааны хөдөлгөөнөөс болж гарч ирдэг бөгөөд диодоор урвуу гүйдэл үүсгэдэг. Эдгээр цэнэгүүд нь харьцангуй бага бөгөөд урвуу гүйдэл нь шууд гүйдлээс хэд дахин бага байдаг. Урвуу гүйдлийн хэмжээ нь дараахь зүйлээс ихээхэн хамаардаг: температур орчин, хагас дамжуулагч материал ба талбай p-nшилжилт. Холболтын талбай ихсэх тусам түүний эзэлхүүн нэмэгдэж, улмаар дулааны болон дулааны гүйдлийн үр дүнд гарч ирэх цөөнхийн тээвэрлэгчдийн тоо нэмэгддэг. Ихэнхдээ одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг тодорхой болгохын тулд график хэлбэрээр үзүүлэв.

Хичээл № 41-169 Цахилгаанхагас дамжуулагчид. Хагас дамжуулагч диод. Хагас дамжуулагч төхөөрөмж.

Хагас дамжуулагч гэдэг нь эсэргүүцэл нь өргөн хүрээнд өөрчлөгдөж болох ба температур нэмэгдэхийн хэрээр маш хурдан буурдаг бодис бөгөөд энэ нь цахилгаан дамжуулах чанар нэмэгддэг гэсэн үг юм. Энэ нь цахиур, германи, селен болон зарим нэгдлүүдэд ажиглагддаг.

Хагас дамжуулагч дахь дамжуулах механизм

Хагас дамжуулагч талстууд нь атомын болор тортой бөгөөд гаднах электронууд нь хөрш атомуудтай ковалент холбоогоор холбогддог. Бага температурт цэвэр хагас дамжуулагч нь чөлөөт электронгүй бөгөөд тусгаарлагч шиг ажилладаг. Хэрэв хагас дамжуулагч нь цэвэр (хорт хольцгүй) бол өөрийн гэсэн дамжуулах чадвартай (жижиг).

Дотоод дамжуулалтын хоёр төрөл байдаг:

1) электрон (дамжуулагч чанар " П"-төрөл) Хагас дамжуулагчийн бага температурт бүх электронууд цөмтэй холбоотой бөгөөд эсэргүүцэл нь өндөр байдаг; Температур нэмэгдэхийн хэрээр бөөмсийн кинетик энерги нэмэгдэж, бондууд задарч, чөлөөт электронууд гарч ирдэг - эсэргүүцэл буурдаг.

Чөлөөт электронууд нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын эсрэг хөдөлдөг. Хагас дамжуулагчийн электрон дамжуулалт нь чөлөөт электронууд байгаатай холбоотой юм.

2) нүх (p төрлийн дамжуулах чанар). Температур нэмэгдэхийн хэрээр валентийн электронуудын хоорондын ковалент холбоо тасарч, дутуу электронтой орон зай буюу "нүх" үүсдэг. Энэ нь болор даяар хөдөлж чадна, учир нь түүний байрыг валентийн электронуудаар сольж болно. "Нүх"-ийг хөдөлгөх нь эерэг цэнэгийг хөдөлгөхтэй тэнцэнэ. Нүх нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын чиглэлд хөдөлдөг.

Хагас дамжуулагч дахь ковалент холбоо тасарч, дотоод дамжуулалт үүсэх нь дулаан, гэрэл (фото дамжуулалт) болон хүчтэй цахилгаан талбайн үйлчлэлээс үүдэлтэй байж болно.

R(t) хамаарал: термистор

- алсын зайнаас хэмжих t;

- галын дохиолол

Цэвэр хагас дамжуулагчийн нийт дамжуулах чанар нь "p" ба "n" төрлийн дамжуулалтын нийлбэр бөгөөд электрон нүхний дамжуулалт гэж нэрлэгддэг.

Хольцтой хагас дамжуулагч

Тэд дотоод болон хольцын дамжуулалттай байдаг. Бохирдол байгаа нь цахилгаан дамжуулах чанарыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Бохирдлын концентраци өөрчлөгдөхөд цахилгаан гүйдэл дамжуулагч электрон ба нүхний тоо өөрчлөгддөг. Хагас дамжуулагчийг өргөнөөр ашиглахын үндэс нь гүйдлийг хянах чадвар юм. Дараахь хольцууд байдаг.

1) донорын хольц (хандив) - нэмэлт

хагас дамжуулагч талстуудад электрон нийлүүлэгчид, электроныг хялбархан өгч, хагас дамжуулагч дахь чөлөөт электронуудын тоог нэмэгдүүлэх. Эдгээр нь "n" төрлийн дамжуулагч, өөрөөр хэлбэл. ихэнх цэнэг зөөгч нь электрон, цөөн цэнэгийн тээвэрлэгч нь нүх байдаг донор хольцтой хагас дамжуулагч. Ийм хагас дамжуулагч нь электрон хольцын дамжуулалттай байдаг (жишээлбэл, хүнцэл).

2) хүлээн авагчийн хольцууд (хүлээн авагчид) электронуудыг өөртөө авч "нүх" үүсгэдэг. Эдгээр нь "p" төрлийн хагас дамжуулагч, i.e. гол цэнэг зөөгч нь хүлээн авагч хольцтой хагас дамжуулагч

нүхнүүд, цөөнх нь электронууд. Ийм хагас дамжуулагч байдаг

нүхний хольцын дамжуулалт (жишээ нь - индий).

Цахилгаан шинж чанар "p-n » шилжилтүүд.

"pn" уулзвар (эсвэл электрон нүхний уулзвар) нь цахилгаан дамжуулах чанар нь электроноос нүх рүү (эсвэл эсрэгээр) өөрчлөгддөг хоёр хагас дамжуулагчийн контактын хэсэг юм.

Ийм бүс нутгийг хагас дамжуулагч талст дотор хольц оруулах замаар үүсгэж болно. Өөр өөр дамжуулалттай хоёр хагас дамжуулагчийн контактын бүсэд электрон ба нүхний харилцан тархалт явагдаж, блоклох саад үүснэ.

цахилгаан давхарга. Саад давхаргын цахилгаан орон нь сэргийлдэг

Цаашид электронууд болон нүхнүүд хилээр дамжих. Блоклох давхарга нь хагас дамжуулагчийн бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад эсэргүүцлийг нэмэгдүүлсэн.

Гадны цахилгаан орон нь саадтай давхаргын эсэргүүцэлд нөлөөлдөг. Гаднах цахилгаан орны урагш (дамжуулан) чиглэлд гүйдэл нь хоёр хагас дамжуулагчийн хилээр дамждаг. Учир нь электронууд болон нүхнүүд нь интерфэйс рүү, дараа нь электронууд руу шилжинэ

хилээр гарахдаа нүхийг дүүргэдэг. Саад давхаргын зузаан ба түүний эсэргүүцэл тасралтгүй буурч байна.

Блоклох үед (гадаад цахилгаан талбайн урвуу чиглэл) гүйдэл нь хоёр хагас дамжуулагчийн контактын талбайгаар дамжихгүй. Учир нь электронууд болон нүхнүүд хилээс эсрэг чиглэлд, дараа нь блоклох давхарга руу шилждэг

өтгөрдөг, түүний эсэргүүцэл нэмэгддэг.

Тиймээс электрон нүхний шилжилт нь нэг талын дамжуулалттай байдаг.

Хагас дамжуулагч диод- нэг "p-n" уулзвар бүхий хагас дамжуулагч.

Хагас дамжуулагч диодууд нь хувьсах гүйдлийн Шулуутгагчийн үндсэн элементүүд юм.

Цахилгаан орон хэрэглэх үед: нэг чиглэлд хагас дамжуулагчийн эсэргүүцэл өндөр, эсрэг чиглэлд эсэргүүцэл бага байна.

Транзисторууд.(аас Англи үгсдамжуулах - дамжуулах, резистор - эсэргүүцэл)

Герман эсвэл цахиураар хийсэн транзисторын төрлүүдийн аль нэгийг нь донор ба хүлээн авагч хольцтой авч үзье. Бохирдлын тархалт нь p төрлийн хагас дамжуулагчийн хоёр давхаргын хооронд маш нимгэн (хэд хэдэн микрометрийн дарааллаар) n төрлийн хагас дамжуулагч давхарга үүсдэг (зураг харна уу).

Энэ нимгэн давхарга гэж нэрлэгддэг суурьэсвэл суурь.Кристалд хоёр нь үүсдэг Р-н ​​уулзварууд, тэдгээрийн шууд чиглэлүүд нь эсрэг байдаг. бүхий газруудаас гурван гаралт янз бүрийн төрөлдамжуулах чанар нь зурагт үзүүлсэн хэлхээнд транзисторыг оруулах боломжийг олгодог. Энэ унтраалга асаалттай бол зүүн Р-n -шилжилт байна шуудгэж нэрлэдэг p төрлийн дамжуулалт бүхий мужаас суурийг тусгаарладаг ялгаруулагч.Хэрэв эрх байхгүй байсан бол Р-n уулзвар, ялгаруулагч - суурь хэлхээнд эх үүсвэрүүдийн (батарей) хүчдэлээс хамаарч гүйдэл байх болно. B1ба хувьсах гүйдлийн хүчдэлийн эх үүсвэр) ба хэлхээний эсэргүүцэл, үүнд шууд ялгаруулагч ба суурийн уулзварын бага эсэргүүцэл орно.

Батерей B2асаалттай тул баруун Р-n -хэлхээний шилжилт (зураг харна уу) байна урвууЭнэ нь зөв бүсээс суурийг тусгаарладаг p төрлийн дамжуулалт гэж нэрлэгддэг цуглуулагч.Хэрэв үлдсэнгүй бол Р-n уулзварт коллекторын хэлхээний гүйдэл тэгтэй ойролцоо байх болно, учир нь

Урвуу уулзварын эсэргүүцэл нь маш өндөр байдаг. Хэрэв зүүн талд гүйдэл байгаа бол Р-n уулзварт коллекторын хэлхээнд гүйдэл гарч ирэх ба коллектор дахь гүйдэл нь ялгаруулагчийн гүйдлээс арай бага байна (хэрэв эмиттерт сөрөг хүчдэл хэрэглэвэл зүүн Р-n-уулзвар нь урвуу байх ба эмиттерийн хэлхээ болон коллекторын хэлхээнд бараг ямар ч гүйдэл байхгүй болно). Ялгаруулагч ба суурийн хооронд хүчдэл үүсэх үед p хэлбэрийн хагас дамжуулагчийн дийлэнх дамжуулагч нүхнүүд суурь руу нэвтэрдэг бөгөөд тэдгээр нь аль хэдийн цөөнхийн тээвэрлэгчид юм. Суурийн зузаан нь маш бага, доторх ихэнх тээвэрлэгчдийн (электронуудын) тоо бага байдаг тул түүн рүү орох нүхнүүд нь суурийн электронуудтай бараг нийлдэггүй (дахин нийлдэггүй) бөгөөд коллектор руу нэвтрэн ордоггүй. диффуз руу. Зөв Р-n уулзвар нь суурийн гол цэнэг зөөгч электронуудад хаалттай, харин нүхэнд биш юм. Олон талт цоорхойнууд нь зөөгдөх болно цахилгаан оронба хэлхээг хаа. Хэвтээ (дээрх зургийг харна уу) хавтгай дахь суурийн хөндлөн огтлолын хэмжээ нь босоо хавтгай дахь хөндлөн огтлолоос хамаагүй бага тул сууринаас ялгаруулагч хэлхээнд салаалсан гүйдлийн хүч нь маш бага юм.

Коллектор дахь одоогийн хүч нь бараг л байна хүч чадалтай тэнцүүялгаруулагч дахь гүйдэл, ялгаруулагч дахь гүйдэлтэй хамт өөрчлөгддөг. Эсэргүүцэл R коллекторын гүйдэлд бага нөлөө үзүүлдэг бөгөөд энэ эсэргүүцлийг нэлээд том болгож болно. Түүний хэлхээнд холбогдсон хувьсах хүчдэлийн эх үүсвэрийг ашиглан ялгаруулагчийн гүйдлийг хянах замаар бид R резистор дээрх хүчдэлийн синхрон өөрчлөлтийг олж авдаг. .

Том резисторын эсэргүүцэлтэй үед хүчдэлийн өөрчлөлт нь ялгаруулагчийн хэлхээний дохионы хүчдэлийн өөрчлөлтөөс хэдэн арван мянга дахин их байж болно. Энэ нь хурцадмал байдал нэмэгдсэн гэсэн үг юм. Тиймээс ачаалалтай үед Р Эмиттерийн хэлхээнд орж буй хүчнээс хэд дахин их хүч чадалтай цахилгаан дохиог авах боломжтой.

Транзисторын хэрэглээҮл хөдлөх хөрөнгө Р-Хагас дамжуулагч дахь n уулзвар нь цахилгаан хэлбэлзлийг нэмэгдүүлэх, үүсгэхэд ашиглагддаг.