أشباه الموصلات

2016 عصر الفضاء

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

الفيزياء

تؤدي إشابة عنصر بشوائب إلى إنتاج شبه موصلات من النوع – n ذي الإلكترون الإضافي أو من النوع – p ذي الفجوة التي يمكن اعتبارها شحنة موجبة إضافية.

عند تطبيق فرق جهد كهربائي تتحرك الإلكترونات والفجوات في شبه الموصل باتجاهين متعاكسين. يتكون ترانزستور الوصلة من قطعة من النوع – n موصلة بقطعة من النوع –p .

يمكن للتيار الكهربائي السريان في اتجاه واحد عبر المنطقة الفاصلة بين النوعين. يمكن للإلكترونات الحرة الانتقال من النوع –n عبر الوصلة لاحتلال مواقع الفجوات في النوع –p، لكن لايمكنها الانتقال من النوع –p إلى النوع – n .

اذا وصل النوع –p من المادة بالقطب الموجب من البطارية والنوع –n بالقطب السالب يقال أن الدايود منحاز أماميا. وفي هذه الحالة تنجرف الإلكترونات والفجوات نحو الحد الفاصل فتتعادلان كهربائيا.

ونتيجة لذلك لا تتبقى أيه شحنة عند الحد الفاصل، مما يسمح للتيار بالمرور عبره بحرية. وفي حالة عكس التوصيل بالبطارية (انحياز عكسي) تسحب البطارية الإلكترونات والفجوات بعيدا عن الحد الفاصل، حيث لا يمكنهما بعد ذلك الانتقال إلى أي مكان آخر.

وبالتالي لا يمكن للتيار المرور عبر الحد الفاصل. وبسبب هذه الحقيقة، يسري التيار في اتجاه واحد فقط ، يصبح الدايود عنصراً كهربائياً مثالياً لتقويم الإشارات في دارات البث والاستقبال الراديوي وفي أجهزة أخرى عديدة.

يستخدم في تصنيع ترانزستور الوصلة ثلاث طبقات من المواد: أما التوصيل n- p- n أو p- n- p. بتوفير تيار ضئيل الشدة عند الوسط (القاعدة) يقوم هذا التيار بالتحكم بتيار أعلى شدة بين المكونين الخارجيين (الباعث والمجمع). تقوم الوحدة بوظيفة الترايود ويمكن استخدامها في المكبرات ودارات إلكترونية أخرى.