11 حقائق عن الترانزستور: الخصائص ، فجوة النطاق


المحتويات

سنناقش في هذه المقالة المفاهيم الأساسية المتعلقة بالترانزستور وخصائصه. 

تعريف الترانزستور:

"الترانزستور هو جهاز أشباه الموصلات بثلاثة أجزاء توصيل. يستخدم هذا الجهاز بشكل أساسي للتضخيم لتحويل تطبيق الإشارات الإلكترونية ".

الترانزستور الخصائص:

  • يمثل الترانزستور العلاقة بين التيار والفولتية.
    • إنها شبكة ذات منفذين بشكل عام
    • كل وضع من أوضاع الترانزستور له خصائص إدخال مختلفة وخصائص خرج وخصائص نقل تيار.
    • يحتوي الترانزستور على ثلاثة أقطاب ، وكل عمود مصنوع من ركيزة من النوع N و P بشكل أساسي.

يتكون الترانزستور من ثلاث محطات

  • باعث
  • الفئة الأساسية
  • جامع

ينقسم الترانزستور إلى فئتين رئيسيتين

  • ناقل ثنائي القطب (BJT)
  • ترانزستور تأثير المجال (FET)

توجد أيضًا ثلاثة أوضاع في الترانزستور

  • باعث مشترك أو وضع CE
  • القاعدة المشتركة أو وضع CB
  • جامع مشترك أو وضع CC

رسم تخطيطي لترانزستور PNP و NPN

الترانزستور PNP و NPN
الترانزستور PNP و NPN

لمعرفة المزيد عن PNP والترانزستورات NPN ، أولاً ، علينا أن نعرف عن أشباه الموصلات من النوع P و N.

ما هو نوع P- أشباه الموصلات؟

أشباه الموصلات من النوع P. (حلقة الوصل) هو نوع من أشباه الموصلات عندما يتم إضافة بعض الشوائب (بشكل أساسي ثلاثي التكافؤ) إلى أشباه الموصلات الجوهرية أو النقية. في هذه الأنواع ، تكون الثقوب هي الأغلبية والإلكترونيات ناقلة للأقلية. يمكن أن تكون الشوائب ثلاثية التكافؤ البورون (ب) والجاليوم (جا) وما إلى ذلك.

ما هو نوع N- أشباه الموصلات؟

أشباه الموصلات من النوع N هي نوع من أشباه الموصلات عندما يتم تخدير بعض الشوائب (بشكل أساسي خماسي التكافؤ) إلى أشباه الموصلات الخارجية. في هذا ، الإلكترونات هي أغلبية أو ناقلات أولية ، والثقوب أقلية أو ناقلات ثانوية.

بعض الأمثلة هي الفوسفور (P) ، الزرنيخ (As) إلخ.

في أشباه الموصلات من النوع N و P ، نلاحظ أنواعًا مختلفة من "نطاقات الطاقة" التي تلعب دورًا مهمًا في وظيفة الترانزستور ؛ هم انهم:-

الصورة الائتمان: Tem5psuN و p المنشطاتCC BY-SA 4.0

فجوة الفرقة

"تشير فجوة النطاق إلى فرق الطاقة بين الجزء العلوي من شريط التكافؤ والجزء السفلي من نطاق التوصيل في عازل وأشباه موصلات."

- هذا نطاق طاقة للصلب بشكل أساسي حيث لا توجد حالات إلكترونية.

مخطط فجوة النطاق

الفجوة المحرمة

- في مادة صلبة ، قد يكون نطاق الطاقات أكثر من الإلكترون الموجود داخل المادة الصلبة نطاق طاقة ، ونطاق الطاقة الذي قد لا يحتوي عليه يسمى الفجوة المحرمة.

مخطط الفجوة المحرمة
الصورة الائتمان: S- كيBandGap-Comparison-withfermi-ECC BY-SA 2.5

حزام الستارة وشريط التوصيل

في الحالات الصلبة ، يكون شريط التكافؤ ونطاقات التوصيل هي النطاقات الأقرب إلى مستوى فيرمي (كمية ديناميكية حرارية يُشار إليها بـ µ) وتحدد التوصيل الكهربائي للمواد الصلبة.

فرقة الستارة والتوصيل

لبناء ترانزستور ، نحتاج إلى نوعين من أشباه الموصلات ، وهما:

1. أشباه الموصلات الجوهرية

أشباه الموصلات الجوهرية
  • - المواد في صورة نقية
  • - الموصلية الكهربائية المنخفضة
  • - عدد الإلكترونات الحرة في نطاق التوصيل = عدد الثقوب في شريط الستارة
  • - تتأثر الموصلية الكهربائية بدرجة الحرارة.

2. أشباه الموصلات الخارجية

أشباه الموصلات الخارجية

تنقسم أشباه الموصلات الخارجية إلى نوعين آخرين

  • ن نوع
  • نوع ص
  • - مادة غير نقية مخدرة بمضادات من النوع p و n
  • - عدد الثقوب والإلكترونات غير متساوية
  • - الموصلية الكهربائية العالية
  • - الشوائب مثل Sb و P و ln و Bi مخدرة بذرات السيليكون والجرمانيوم.

فجوة الحزمة المباشرة وغير المباشرة

في إلكترونيات أشباه الموصلات ، يمكن تصنيف فجوة النطاق لأشباه الموصلات في الأشكال الأساسية على النحو التالي:

  • فجوة الحزمة المباشرة
  • فجوة الحزمة غير المباشرة.
فجوة الحزمة المباشرة

فجوة الحزمة غير المباشرة

اعتمادًا على هياكل النطاق ، فإن المواد لها فجوة نطاق مباشرة أو فجوة نطاق غير مباشرة.

  • تحدث فجوة النطاق المباشرة عندما يتشابه زخم مستوى الطاقة المنخفض من المنطقة الموصلة ومستوى الطاقة العالي من منطقة التكافؤ.
  • تحدث فجوة النطاق غير المباشرة عندما لا يتشابه زخم مستوى الطاقة المنخفضة من المنطقة الموصلة ومستوى الطاقة العالية من منطقة التكافؤ.
  • عندما يكون للإلكترون طاقة كافية ، يمكنه الوصول إلى النطاق الموصل. في هذه العملية ، يتم إطلاق الفوتونات.  
  • بالنسبة للمواد ذات فجوة الحزمة غير المباشرة ، تم تضمين الفوتون والفونون في الانتقال من أعلى نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل السفلي.

تتميز حالة الطاقة القصوى في نطاق التكافؤ وحالة الطاقة الدنيا في نطاق التوصيل بمناطق Brillouin k-vector أو زخم بلوري معين. في حالة تميز المتجهات k ، فإن المادة لها "فجوة غير مباشرة". تُعرف فجوة الحزمة بأنها مباشرة إذا كانت الحركة البلورية للثقوب والإلكترونات متساوية في نطاقي التوصيل والتكافؤ ؛ ا e- يمكن أن ينبعث منها فوتون. لا يمكن أن ينبعث الفوتون داخل فجوة "غير مباشرة" لأن الإلكترون يجب أن يمر عبر فجوة وسيطة وينقل الزخم إلى الشبكة البلورية.

ما هي المواد شبه المعدنية؟

في بعض المواد ذات الفجوة المباشرة ، تكون قيمة الفرق سالبة. هذه المواد تسمى semimetals.

تأثير موس بورستين

تأثير موس-بورشتاين أو تحول بورشتاين-موس هو أعجوبة حيث قد تزداد فجوة النطاق لأشباه الموصلات.

  • يشهد هذا لتوزيع الإلكترون المتدهور أو في بعض المتغيرات من أشباه الموصلات.  
  • وفقًا لتغيير Moss-Burstein ، فإن Band Gap هي
تأثير موس بورستين

فجوة النطاق الظاهرة = فجوة النطاق الفعلية + تحول موس-بورستين

في أشباه الموصلات المخدرة ظاهريًا ، يمكن العثور على مستوى فيرمي بين نطاقي التكافؤ والتوصيل.

على سبيل المثال ، في أشباه الموصلات من النوع n ، مع زيادة تركيز المنشطات ، تتجمع الإلكترونات في مناطق التوصيل التي تجبر مستوى Fermi على تصنيف طاقة أعلى.

يقع مستوى فيرمي في نطاق التوصيل بالنسبة للكمية المتدهورة من المنشطات. يحظر مبدأ استبعاد باولي إثارة هذه الدول المحتلة مسبقًا. وهكذا لوحظت زيادة على ما يبدو في فجوة الحزمة.

لمعرفة المزيد عن إلكترونيات اضغط هنا

سومالي بهاتاشاريا

أنا حاليا أستثمر في مجال الإلكترونيات والاتصالات. تركز مقالاتي على المجالات الرئيسية للإلكترونيات الأساسية بأسلوب بسيط للغاية ولكنه غني بالمعلومات. أنا متعلم حي وأحاول أن أطلع نفسي على أحدث التقنيات في مجال الإلكترونيات. دعنا نتواصل عبر LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

آخر المقالات