குறைக்கடத்தி கடத்துத்திறன்

மின்னோட்டத்தை நடத்தும் அல்லது நடத்தாத திறன் கொண்ட பொருட்கள் கடத்திகள் மற்றும் மின்கடத்தாக்களின் கண்டிப்பான பிரிவுக்கு மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை. சிலிக்கான், செலினியம், ஜெர்மானியம் மற்றும் பிற கனிமங்கள் மற்றும் உலோகக் கலவைகள் போன்ற குறைக்கடத்திகளும் தனித்தனி குழுவாகப் பிரிக்கத் தகுதியானவை.

இந்த பொருட்கள் மின்கடத்தாவை விட மின்னோட்டத்தை சிறப்பாக நடத்துகின்றன, ஆனால் உலோகங்களை விட மோசமானவை, மேலும் வெப்பநிலை அல்லது வெளிச்சம் அதிகரிக்கும் போது அவற்றின் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கிறது. குறைக்கடத்திகளின் இந்த பண்பு ஒளி மற்றும் வெப்பநிலை உணரிகளில் அவற்றைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் அவற்றின் முக்கிய பயன்பாடு இன்னும் மின்னணுவியல் ஆகும்.

உதாரணமாக, ஒரு சிலிக்கான் படிகத்தைப் பார்த்தால், சிலிக்கானின் வேலன்சி 4 இருப்பதைக் காணலாம், அதாவது, அதன் அணுவின் வெளிப்புற ஷெல்லில் 4 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன, அவை படிகத்தின் நான்கு அண்டை சிலிக்கான் அணுக்களுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. அத்தகைய படிகம் வெப்பம் அல்லது ஒளியால் பாதிக்கப்பட்டால், வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் ஆற்றலைப் பெற்று அவற்றின் அணுக்களை விட்டு வெளியேறி இலவச எலக்ட்ரான்களாக மாறும் - குறைக்கடத்தியின் திறந்த அளவில் ஒரு எலக்ட்ரான் வாயு தோன்றும் - உலோகங்களைப் போல, அதாவது, வைத்திருக்கும் நிலை ஏற்படும்.

ஆனால் உலோகங்களைப் போலல்லாமல், குறைக்கடத்திகள் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் கடத்துத்திறனில் வேறுபடுகின்றன. இது ஏன் நடக்கிறது மற்றும் அது என்ன? வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் தங்கள் தளங்களை விட்டு வெளியேறும்போது, ​​எதிர்மறை மின்னூட்டம் இல்லாத பகுதிகள் - "துளைகள்" - அந்த முந்தைய தளங்களில் உருவாகின்றன, அவை இப்போது அதிக நேர்மறை கட்டணத்தைக் கொண்டுள்ளன.

அண்டை எலக்ட்ரான் எளிதில் விளைந்த "துளையில்" குதிக்கும், மேலும் இந்த துளை அதில் குதித்த எலக்ட்ரானால் நிரப்பப்பட்டவுடன், குதித்த எலக்ட்ரானின் இடத்தில் மீண்டும் ஒரு துளை உருவாகிறது.

அதாவது, ஒரு துளை என்பது ஒரு குறைக்கடத்தியின் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நகரும் பகுதி என்று மாறிவிடும். ஒரு குறைக்கடத்தி ஒரு EMF மூலத்துடன் ஒரு சுற்றுடன் இணைக்கப்பட்டால், எலக்ட்ரான்கள் மூலத்தின் நேர்மறை முனையத்திற்கும் துளைகள் எதிர்மறை முனையத்திற்கும் நகரும். குறைக்கடத்தியின் உள் கடத்துத்திறன் இப்படித்தான் நடைபெறுகிறது.

பயன்படுத்தப்பட்ட மின்சார புலம் இல்லாமல் ஒரு குறைக்கடத்தியில் துளைகள் மற்றும் கடத்தல் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் குழப்பமாக இருக்கும். ஒரு வெளிப்புற மின்சார புலத்தை படிகத்திற்குப் பயன்படுத்தினால், அதன் உள்ளே இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் புலத்திற்கு எதிராக நகரும், மேலும் துளைகள் புலத்துடன் நகரும், அதாவது, குறைக்கடத்தியில் உள் கடத்தல் நிகழ்வு ஏற்படும், அது மட்டும் இருக்காது. எலக்ட்ரான்களால் ஏற்படுகிறது, ஆனால் துளைகளாலும் ஏற்படுகிறது.

ஒரு குறைக்கடத்தியில், கடத்தல் எப்போதும் சில வெளிப்புற காரணிகளின் செல்வாக்கின் கீழ் மட்டுமே நிகழ்கிறது: ஃபோட்டான்களுடன் கதிர்வீச்சு காரணமாக, வெப்பநிலையின் விளைவு, மின்சார புலங்கள் பயன்படுத்தப்படும் போது போன்றவை.

ஒரு குறைக்கடத்தியில் உள்ள ஃபெர்மி நிலை பேண்ட் இடைவெளியின் நடுவில் விழுகிறது. எலக்ட்ரான் மேல் வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து கீழ் கடத்தல் பட்டைக்கு மாறுவதற்கு பேண்ட்கேப் டெல்டாவுக்கு சமமான செயல்படுத்தும் ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது (படத்தைப் பார்க்கவும்). கடத்தல் பட்டையில் ஒரு எலக்ட்ரான் தோன்றியவுடன், வேலன்ஸ் பேண்டில் ஒரு துளை உருவாக்கப்படுகிறது. இவ்வாறு, செலவழித்த ஆற்றல் ஒரு ஜோடி தற்போதைய கேரியர்களை உருவாக்கும் போது சமமாக பிரிக்கப்படுகிறது.

ஆற்றலின் பாதி (பேண்ட் அகலத்தின் பாதியுடன் தொடர்புடையது) எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்திற்கும் பாதி துளை உருவாக்கத்திற்கும் செலவிடப்படுகிறது; இதன் விளைவாக, தோற்றம் துண்டு அகலத்தின் நடுவில் ஒத்துள்ளது. செமிகண்டக்டரில் உள்ள ஃபெர்மி ஆற்றல் என்பது எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் உற்சாகமாக இருக்கும் ஆற்றலாகும்.பேண்ட் இடைவெளியின் நடுவில் ஒரு குறைக்கடத்திக்கு ஃபெர்மி நிலை அமைந்துள்ளது என்பதை கணித கணக்கீடுகள் மூலம் உறுதிப்படுத்தலாம், ஆனால் இங்கே கணித கணக்கீடுகளை நாம் தவிர்க்கிறோம்.

வெளிப்புற காரணிகளின் செல்வாக்கின் கீழ், எடுத்துக்காட்டாக, வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​குறைக்கடத்தியின் படிக லட்டியின் வெப்ப அதிர்வுகள் சில வேலன்ஸ் பிணைப்புகளின் அழிவுக்கு வழிவகுக்கும், இதன் விளைவாக சில எலக்ட்ரான்கள் பிரிக்கப்பட்டு, இலவச சார்ஜ் கேரியர்களாக மாறுகின்றன. .

குறைக்கடத்திகளில், துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் உருவாக்கத்துடன், மறுசீரமைப்பு செயல்முறை நடைபெறுகிறது: எலக்ட்ரான்கள் கடத்தல் பட்டையிலிருந்து வேலன்ஸ் பேண்டிற்குள் சென்று, படிக லட்டுக்கு தங்கள் ஆற்றலைக் கொடுத்து, மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அளவை வெளியிடுகின்றன.இவ்வாறு, ஒவ்வொரு வெப்பநிலையும் துளைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் சமநிலை செறிவுக்கு ஒத்திருக்கிறது, இது பின்வரும் வெளிப்பாட்டின் படி வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது:

செமிகண்டக்டர்களின் தூய்மையற்ற கடத்துத்திறனும் உள்ளது, ஒரு தூய குறைக்கடத்தியின் படிகத்திற்குள் சற்று வித்தியாசமான பொருள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டால், அது தாய் பொருளை விட அதிக அல்லது குறைந்த வேலன்சியைக் கொண்டுள்ளது.

அதே சிலிக்கானில், அதே சிலிக்கானில், துளைகள் மற்றும் இலவச எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை சமமாக இருந்தால், அதாவது, அவை எல்லா நேரங்களிலும் ஜோடிகளாக உருவாகின்றன, பின்னர் சிலிக்கானில் ஒரு அசுத்தம் சேர்க்கப்பட்டால், எடுத்துக்காட்டாக, ஆர்சனிக், valence 5, துளைகளின் எண்ணிக்கை இலவச எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை விட குறைவாக இருக்கும், அதாவது, ஒரு குறைக்கடத்தி அதிக எண்ணிக்கையிலான இலவச எலக்ட்ரான்களுடன் உருவாகிறது, எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது, இது ஒரு n-வகை (எதிர்மறை) குறைக்கடத்தியாக இருக்கும். மேலும் சிலிக்கானை விட குறைவான 3 வேலன்சி கொண்ட இண்டியம் கலந்தால், அதிக துளைகள் இருக்கும் - அது p-வகை (நேர்மறை) குறைக்கடத்தியாக இருக்கும்.

இப்போது, ​​நாம் வெவ்வேறு கடத்துத்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்திகளை தொடர்பு கொண்டு, தொடர்பு புள்ளியில் நாம் p-n சந்திப்பு கிடைக்கும். n-மண்டலத்திலிருந்து நகரும் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் p-பிராந்தியத்திலிருந்து நகரும் துளைகள் ஒன்றையொன்று நோக்கி நகரத் தொடங்கும், மேலும் தொடர்பின் எதிர் பக்கங்களில் எதிர் மின்னூட்டங்களைக் கொண்ட பகுதிகள் இருக்கும் (pn-சந்தியின் எதிர் பக்கங்களில் ) : நேர்மறை n-மண்டலத்தில் கட்டணம் குவியும் மற்றும் p-மண்டலத்தில் எதிர்மறை கட்டணம். மாற்றத்தைப் பொறுத்து படிகத்தின் வெவ்வேறு பகுதிகள் எதிர் சார்ஜ் செய்யப்படும். ஒவ்வொருவரின் பணிக்கும் இந்த நிலை மிகவும் முக்கியமானது. குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்.

அத்தகைய சாதனத்தின் எளிய உதாரணம் ஒரு குறைக்கடத்தி டையோடு ஆகும், அங்கு ஒரே ஒரு pn சந்திப்பு மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது பணியை அடைய போதுமானது - ஒரே ஒரு திசையில் மின்னோட்டத்தை நடத்துவதற்கு.

n-பிராந்தியத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் சக்தி மூலத்தின் நேர்மறை துருவத்தை நோக்கி நகரும் மற்றும் p-பகுதியிலிருந்து துளைகள் எதிர்மறை துருவத்தை நோக்கி நகரும். சந்திப்புக்கு அருகில் போதுமான நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்கள் குவிந்துவிடும், சந்திப்பின் எதிர்ப்பு கணிசமாகக் குறையும் மற்றும் மின்னோட்டம் சுற்று வழியாக பாயும்.

டையோடின் தலைகீழ் இணைப்பில், மின்னோட்டமானது பல்லாயிரக்கணக்கான மடங்கு குறைவாக வெளியேறும், ஏனெனில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் சந்திப்பிலிருந்து வெவ்வேறு திசைகளில் ஒரு மின்சார புலத்தால் வெறுமனே வீசப்படும். இந்த கொள்கை செயல்படுகிறது டையோடு ரெக்டிஃபையர்.