تاریخچه ی:
انواع پیوند نیم رسانا
تفاوت با نگارش: 2
|
| |
|
| |
| | | |
| | | | | |
| ||بیشتر قطعات نیم رسانا دارای حداقل یک پیوند بین ماده نوع n و نوع p هستند. این پیوندهای p-n در ساخت ابزارهای الکترونیکی پرمصرف از جمله ((دیود|دیودها)) و ((ترانزیستور|ترانزیستورها)) ، در انجام عملیاتی چون ((یکسوسازی جریان الکتریکی|یکسوسازی)) ، تقویت ، کلید زنی و سایر اعمال الکترونیکی نقش اساسی دارند.|| | | ||بیشتر قطعات نیم رسانا دارای حداقل یک پیوند بین ماده نوع n و نوع p هستند. این پیوندهای p-n در ساخت ابزارهای الکترونیکی پرمصرف از جمله ((دیود|دیودها)) و ((ترانزیستور|ترانزیستورها)) ، در انجام عملیاتی چون ((یکسوسازی جریان الکتریکی|یکسوسازی)) ، تقویت ، کلید زنی و سایر اعمال الکترونیکی نقش اساسی دارند.|| |
| | | |
| | | |
| | | | |
|
| !دید کلی | | !دید کلی |
| تکنولوژی ساخت پیوندها مبحث بسیار گستردهای است که دانش و تجربه گروههای تحقیقاتی و تولیدی متعددی را در این زمینه در بر میگیرد. با این وجود بدون سعی در تشریح دقیق این روشهای ساخت ، میتوان برخی از روشهای بنیادی تشکیل پیوندها و زدن اتصالات مناسب به آنها را مورد بررسی قرار داد. | | تکنولوژی ساخت پیوندها مبحث بسیار گستردهای است که دانش و تجربه گروههای تحقیقاتی و تولیدی متعددی را در این زمینه در بر میگیرد. با این وجود بدون سعی در تشریح دقیق این روشهای ساخت ، میتوان برخی از روشهای بنیادی تشکیل پیوندها و زدن اتصالات مناسب به آنها را مورد بررسی قرار داد. |
|
| |
|
| |
| | | |
| | | | | |
| {img src=img/daneshnameh_up/6/63/0180.gif} | | {img src=img/daneshnameh_up/6/63/0180.gif} |
| | | |
| | | |
| | | | | |
| !ساخت پیوندهای p - n | | !ساخت پیوندهای p - n |
| !!پیوندهای رشد یافته | | !!پیوندهای رشد یافته |
| یکی از روشهای اولیه ساخت پیوند ، روش پیوند رشد یافته است. در این روش حین رشد بلور ، نوع ناخالصی در ماده مذاب بهصورت ناگهانی عوض میشود. این روش ابتدایی رشد پیوند ، توسط روشهای انعطافپذیرتری که در آنها پیوند بعد از رشد بلور ایجاد میشود، جایگزین شده است. البته یک استثنا مهم در این مورد رشد رونشستی پیوندهای p - n است که بطور گسترده در ((مدار مجتمع|مدارهای مجتمع)) و سایر کاربردها استفاده میشود. | | یکی از روشهای اولیه ساخت پیوند ، روش پیوند رشد یافته است. در این روش حین رشد بلور ، نوع ناخالصی در ماده مذاب بهصورت ناگهانی عوض میشود. این روش ابتدایی رشد پیوند ، توسط روشهای انعطافپذیرتری که در آنها پیوند بعد از رشد بلور ایجاد میشود، جایگزین شده است. البته یک استثنا مهم در این مورد رشد رونشستی پیوندهای p - n است که بطور گسترده در ((مدار مجتمع|مدارهای مجتمع)) و سایر کاربردها استفاده میشود. |
| !!پیوندهای آلیاژی | | !!پیوندهای آلیاژی |
| یک روش مناسب برای ساخت پیوندهای p - n ، آلیاژ کردن یک فلز حاوی اتمهای ناخالصی روی نیم رسانایی با ناخالصی مخالف است. این روش در دهه 1950 برای تولید ((دیود)) و ((ترانزیستور)) مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور ، نمونهای که جهت آلیاژ انتخاب شده با ماده مورد نظر پوشش داده میشود و بعد از حرارت ، منطقه مذاب ایجاد میشود. با کاهش دما ، ناخالصی ماده پایین میآید و در مرز مشترک یک ناحیه دوباره رشد یافته از بلور ناخالص تشکیل میشود. | | یک روش مناسب برای ساخت پیوندهای p - n ، آلیاژ کردن یک فلز حاوی اتمهای ناخالصی روی نیم رسانایی با ناخالصی مخالف است. این روش در دهه 1950 برای تولید ((دیود)) و ((ترانزیستور)) مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور ، نمونهای که جهت آلیاژ انتخاب شده با ماده مورد نظر پوشش داده میشود و بعد از حرارت ، منطقه مذاب ایجاد میشود. با کاهش دما ، ناخالصی ماده پایین میآید و در مرز مشترک یک ناحیه دوباره رشد یافته از بلور ناخالص تشکیل میشود. |
| !!پیوندهای نفوذی | | !!پیوندهای نفوذی |
| در دهه 1960 روش نفوذی به عنوان یکی از متداولترین روشهای تشکیل ((اتصال p - n|پیوند p - n)) جایگزین روش آلیاژی شد. نفوذ ناخالصیها در یک جامد بر حسب حاملین بار اضافی است. نفوذ نتیجه حرکت تصادفی اتمها بوده و ذرات در جهت کاهش شیب تراکم ناخالصی نفوذ میکنند، البته در اینگونه موارد دما بالاست. بنابراین نفوذ ناخالصیهای آلاینده در یک ((اجسام نیم رسانا|نیم رسانا)) بسیاری از اتمهای نیم رسانا را از جای خود در شبکه خارج کرده و مکانهای خالی ایجاد میکند که توسط ناخالصیها پر میشود و بعد از سرد شدن بلور در آنجا میمانند. | | در دهه 1960 روش نفوذی به عنوان یکی از متداولترین روشهای تشکیل ((اتصال p - n|پیوند p - n)) جایگزین روش آلیاژی شد. نفوذ ناخالصیها در یک جامد بر حسب حاملین بار اضافی است. نفوذ نتیجه حرکت تصادفی اتمها بوده و ذرات در جهت کاهش شیب تراکم ناخالصی نفوذ میکنند، البته در اینگونه موارد دما بالاست. بنابراین نفوذ ناخالصیهای آلاینده در یک ((اجسام نیم رسانا|نیم رسانا)) بسیاری از اتمهای نیم رسانا را از جای خود در شبکه خارج کرده و مکانهای خالی ایجاد میکند که توسط ناخالصیها پر میشود و بعد از سرد شدن بلور در آنجا میمانند. |
|
| |
|
| |
| | | |
| | | | | |
| {img src=img/daneshnameh_up/f/f2/0181.gif} | | {img src=img/daneshnameh_up/f/f2/0181.gif} |
| | | |
| | | |
| | | | |
|
| !!کاشت یون | | !!کاشت یون |
| یک جایگزین مناسب برای نفوذ در دماهای بالا کاشت مستقیم یونهای انرژیدار در داخل نیم رسانا است. در این روش پرتوی از یونهای ناخالصی آن چنان شتاب میگیرد که ((انرژی جنبشی)) آن میتواند از چندین kev تا چندین Mev متغیر باشد و سپس به سمت سطح نیم رسانا هدایت میشود. اتمهای ناخالصی بعد از ورود به بلور انرژی خود را از طریق برخورد ، به شبکه داده و در یک عمق نفوذ متوسط موسوم به ''برد کاشت'' متوقف میگردند. | | یک جایگزین مناسب برای نفوذ در دماهای بالا کاشت مستقیم یونهای انرژیدار در داخل نیم رسانا است. در این روش پرتوی از یونهای ناخالصی آن چنان شتاب میگیرد که ((انرژی جنبشی)) آن میتواند از چندین kev تا چندین Mev متغیر باشد و سپس به سمت سطح نیم رسانا هدایت میشود. اتمهای ناخالصی بعد از ورود به بلور انرژی خود را از طریق برخورد ، به شبکه داده و در یک عمق نفوذ متوسط موسوم به ''برد کاشت'' متوقف میگردند. |
| !پیوندهای فلز نیم رسانا | | !پیوندهای فلز نیم رسانا |
| بسیاری از ویژگیهای سودمند یک پیوند p - n را با تشکیل اتصال مناسب فلز - نیم رسانا میتوان بدست آورد. بدیهی است که چنین رویکردی به دلیل سادگی ساخت آن جالب توجه است. پیوندهای فلز – نیم رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید میباشند. وقتی که فلزی به نیم رسانایی متصل میشود، انتقال بار تا آنجا ادامه مییابد که ترازهای فرعی در حال تعادل هم سطح شوند. به این منظور ، پتانسیل نیم رسانا نسبت به فلز افزایش مییابد. پتانسیل اتصال از نفوذ الکترونها از نوار رسانش نیم رسانا به فلز جلوگیری میکند. | | بسیاری از ویژگیهای سودمند یک پیوند p - n را با تشکیل اتصال مناسب فلز - نیم رسانا میتوان بدست آورد. بدیهی است که چنین رویکردی به دلیل سادگی ساخت آن جالب توجه است. پیوندهای فلز – نیم رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید میباشند. وقتی که فلزی به نیم رسانایی متصل میشود، انتقال بار تا آنجا ادامه مییابد که ترازهای فرعی در حال تعادل هم سطح شوند. به این منظور ، پتانسیل نیم رسانا نسبت به فلز افزایش مییابد. پتانسیل اتصال از نفوذ الکترونها از نوار رسانش نیم رسانا به فلز جلوگیری میکند. |
| !پیوندهای ناهمگون | | !پیوندهای ناهمگون |
| سومین رده مهم از پیوندها شامل پیوند بین نیم رسانای با شبکه تطبیق یافته ولی با شکاف نوار متفاوت است. مرز مشترک بین اینگونه نیم رساناها عاری از نقایص بلوری بوده و میتواند بلورهای پیوستهای شامل یک یا چند پیوند ناهمگون بوجود آورد. قابلیت دسترسی به پیوندهای ناهمگون و ساختارهای چند لایه در نیم رساناهای مرکب افق وسیعی از امکان گسترش قطعات الکترونیک را در پیش رو قرار داده است. در پیوندهای ناهمگون ترازهای فرعی دو نیم رسانا را هم سطح میکنند و یک فضای خالی برای ناحیه گذر در نظر میگیرند، پیوندگاه در نزدیکی طرف با ناخالصی شدیدتر قرار داده میشود. با ثابت نگه داشتن شکاف نواری در هر ماده نواحی نوار هدایت و ظرفیت بهم متصل میشود. | | سومین رده مهم از پیوندها شامل پیوند بین نیم رسانای با شبکه تطبیق یافته ولی با شکاف نوار متفاوت است. مرز مشترک بین اینگونه نیم رساناها عاری از نقایص بلوری بوده و میتواند بلورهای پیوستهای شامل یک یا چند پیوند ناهمگون بوجود آورد. قابلیت دسترسی به پیوندهای ناهمگون و ساختارهای چند لایه در نیم رساناهای مرکب افق وسیعی از امکان گسترش قطعات الکترونیک را در پیش رو قرار داده است. در پیوندهای ناهمگون ترازهای فرعی دو نیم رسانا را هم سطح میکنند و یک فضای خالی برای ناحیه گذر در نظر میگیرند، پیوندگاه در نزدیکی طرف با ناخالصی شدیدتر قرار داده میشود. با ثابت نگه داشتن شکاف نواری در هر ماده نواحی نوار هدایت و ظرفیت بهم متصل میشود. |
|
| |
|
| |
| | | |
| | | | | |
- | {img src=img/daneshnameh_up/5/59/semiconductor.jpg} |
+ | {picture=semiconductor.jpg height=350 width=350} |
| | | |
| | | |
| | | | |
|
| !کاربردها | | !کاربردها |
| قطعات نیم رسانای p - n در صنعت الکترونیک نقش اساسی دارند. از جمله پیوندهای رشد یافته بویژه در ((مدار مجتمع|مدارهای مجتمع)) حایز اهمیت است، چرا که توانسته است مدارهای پیچیده شامل هزاران ترانزیستور ، دیود و ((مقاومت الکتریکی|مقاومت)) و ((خازن)) را روی یک تراشه نیمه رسانا جای دهد. پیوندهای نفوذی در ((آی سی|ساخت IC ها)) نقش اساسی دارند که امکان ساخت هزاران قطعه با پیوند p - n را در یک تراشه سیلیسیمی با اتصالات داخلی مناسب فراهم میسازد.
کاشت یون بخصوص در ساخت مدارهای مجتمع سیلیسیم بسیار مورد توجه است. پیوندهای فلز - نیمه رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید میباشد و پیوندهای ناهمگون در ((ترانزیستور پیوندی دوقطبی|ترانزیستورهای دو قطبی)) ، ((ترانزیستور اثر میدانی|ترانزیستورهای اثر میدانی)) و ((لیزر نیم رسانا|لیزرهای نیمه رسانا)) مورد توجهاند. | | قطعات نیم رسانای p - n در صنعت الکترونیک نقش اساسی دارند. از جمله پیوندهای رشد یافته بویژه در ((مدار مجتمع|مدارهای مجتمع)) حایز اهمیت است، چرا که توانسته است مدارهای پیچیده شامل هزاران ترانزیستور ، دیود و ((مقاومت الکتریکی|مقاومت)) و ((خازن)) را روی یک تراشه نیمه رسانا جای دهد. پیوندهای نفوذی در ((آی سی|ساخت IC ها)) نقش اساسی دارند که امکان ساخت هزاران قطعه با پیوند p - n را در یک تراشه سیلیسیمی با اتصالات داخلی مناسب فراهم میسازد.
کاشت یون بخصوص در ساخت مدارهای مجتمع سیلیسیم بسیار مورد توجه است. پیوندهای فلز - نیمه رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید میباشد و پیوندهای ناهمگون در ((ترانزیستور پیوندی دوقطبی|ترانزیستورهای دو قطبی)) ، ((ترانزیستور اثر میدانی|ترانزیستورهای اثر میدانی)) و ((لیزر نیم رسانا|لیزرهای نیمه رسانا)) مورد توجهاند. |
| !آینده | | !آینده |
| تحولات در زمینه ((جنگ الکترونیکی|افزارههای الکترونیکی)) بسیار زیاد است و مدام در حال تغییر و توسعه میباشد. یک روز ترانزیستور دوقطبی مطرح است، امروز افزارههای CMOS و در آینده افزاره دیگری مطرح میشود، اما آنچه که به زودی تغییر نخواهد کرد، زیر بنای ((فیزیک الکترونیک|علم الکترونیک)) است که همیشه ماندنی است. | | تحولات در زمینه ((جنگ الکترونیکی|افزارههای الکترونیکی)) بسیار زیاد است و مدام در حال تغییر و توسعه میباشد. یک روز ترانزیستور دوقطبی مطرح است، امروز افزارههای CMOS و در آینده افزاره دیگری مطرح میشود، اما آنچه که به زودی تغییر نخواهد کرد، زیر بنای ((فیزیک الکترونیک|علم الکترونیک)) است که همیشه ماندنی است. |
| !مباحث مرتبط با عنوان | | !مباحث مرتبط با عنوان |
| *((اجسام نیم رسانا)) | | *((اجسام نیم رسانا)) |
| *((پیوند آلیاژی)) | | *((پیوند آلیاژی)) |
| *((ترانزیستور)) | | *((ترانزیستور)) |
| *((ترانزیستور پیوندی تکقطبی)) | | *((ترانزیستور پیوندی تکقطبی)) |
| *((ترانزیستور پیوندی دوقطبی)) | | *((ترانزیستور پیوندی دوقطبی)) |
| *((جنگ الکترونیکی)) | | *((جنگ الکترونیکی)) |
| *((دیود)) | | *((دیود)) |
| *((رشد بلور)) | | *((رشد بلور)) |
| *((کاشت یون)) | | *((کاشت یون)) |
| *((کلید زنی)) | | *((کلید زنی)) |
| *((لیزر نیم رسانا)) | | *((لیزر نیم رسانا)) |
| *((مدار مجتمع)) | | *((مدار مجتمع)) |
| *((نظریه نواری نیم رسانا)) | | *((نظریه نواری نیم رسانا)) |
| *((یکسوسازی جریان الکتریکی)) | | *((یکسوسازی جریان الکتریکی)) |