پرسش و پاسخ ایران پاور

پرسش و پاسخ ایران پاور


متن سوال :

پرسشگر( بینندگان کانال ایران پاور) :

چرا اکثر المان های الکتریکی  قدرت از نوع نیمه هادی N هستند ؟

 

پاسخ ما :

ابتدا قبل از پاسخ به سوال شما بیان نیمه هادی های نوع n ضروری به نظر میرسد :

نیمه‌هادی نوع اِن گونه‌ای از نیمه‌هادی‌های غیرذاتی است که آلایش آن به وسیلهٔ اتم‌های دهنده انجام شده‌است و به این وسیله الکترون‌های آزاد بیشتری در مادهٔ نیمه‌رسانای میزبان فراهم آمده است. (برای نمونه با تزریق فسفر در سیلیسیم)

به بیان دیگر نیمه‌هادی‌های نوع اِن، از ترکیب یک نیمه‌هادی خالص با عناصری که دارای اتم‌های پنج‌ظرفیتی هستند (مانند آرسنیک) به دست می‌آید.

در پیوند کووالانسی بین اتم ناخالصی با اتم‌های نیمه‌هادی میزبان، یک الکترون اضافه به وجود خواهد آمد که از مدار والانس یک اتم به اتم دیگر حرکت نامنظمی دارد و پایدار نیست.

با توجه به بیشتر بودن تعداد الکترون‌ها از حفره‌ها در نیمه‌هادی نوع اِن، در این نیمه‌هادی به الکترون‌ها حامل‌های اکثریت و به حفره‌ها حامل‌های اقلیت گفته می‌شود.

 

به طور کلی دو دلیل اصلی وجود داره که نیمه هادی های نوع n نسبت به نوع p در صنعت ترجیح داده میشوند :

⚪️1.الکترون ها سبک تر از حفره ها هستند :

هدایت یک نیمه هادی به تحرک حامل های اکثریت آن نیمه هادی بستکی دارد.جرم حامل های اکثریت بر تحرک و در نهایت میزان هدایت آن نیمه هادی تاثیر گذار است.
جرم موثر الکترون ها معمولا از حفره ها کمتر است بنابراین هدایت در نیمه هادی های نوع n به مراتب بالاتر است.
در مقابل نیمه هادی های نوع p دارای حامل های اکثریت حفره بوده و جرم آن ها سنگین تر از الکترون ها بوده و بنابراین هدایت نیمه هادی های نوع p کمتر است.

🔴2.مشکلات دوپینگ(ناخالص سازی) برای دست یابی به هدایت نوع p :

تعدادی از نیمه هادی های مهم نوع p تغییر ویژگی الکتریکیشان با افزودن ناخالصی بسیار سخت و مشکل است.
برای مثال ، دست یابی به هدایت نوع p با ماده ی اکسید زینک در عمل کاری بسیار بسیار سخت و دشوار است(zno).
همچنین رسیدن به هدایت نوع p با گالیم نیترید نیز کار ساده ای نیست(GaN). این دشواری ها در ایجاد دوپینگ و فعالیتشان یکی دیگر از دلایلی است که نیمه هادی های نوع n ترجیح داده میشوند.

 

در شکل زیر نیمه هادی نوع n و نیمه هادی نوع p در یک دیود نشان داده شده است :
ناحیه n و p در دیود

ناحیه n و p در دیود

 

همچنین بخوانید :روش های کاربردی افزایش راندمان مبدل های الکترونیک قدرت

پرسش و پاسخ کاربردی مهندسی برق

الکترونحفرهدوپینگنوع nنوع pنیمه هادی

دیدگاهتان را بنویسید