מוליכים למחצה

Overview

מקור: דרק וילסון, אסנטה קוריי, PhD, המחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה, בית הספר למדעי הפיזיקה, אוניברסיטת קליפורניה, אירווין, קליפורניה

מוליכים למחצה הם חומרים שהיכולת שלהם לנהל זרם חשמלי תלויה מאוד בטמפרטורה שלהם וברמת הטומאה שלהם. הסוג הנפוץ ביותר של חומר מוליכים למחצה הוא סיליקון גבישי. רוב המוליכים למחצה הטהורים אינם מוליכים מצטיינים; כדי לשפר את המוליכות, מוליך למחצה טהור משולב לעתים קרובות או "מסומם" עם טומה. זיהומים אלה הם או תורמים, כמו זרחן וארסן, שתורמים אלקטרונים לסיליקון, או מקבלים, כמו בורון ואלומיניום, שגונבים אלקטרונים מהסיליקון. כאשר מקבלים לוקחים אלקטרונים מהסיליקון, הם משאירים אזורים של מטען חיובי הנקראים "חורים" שמתנהגים ביעילות כאלקטרונים טעונים באופן חיובי.

מוליך למחצה מסוג p נוצר כאשר סימום יוצר חורים שהם מוביל המטען הדומיננטי בחומר. מוליך למחצה מסוג n נוצר כאשר מוליך למחצה מסומם כך שמעביר המטען הדומיננטי הוא האלקטרון. כפי שניתן לצפות, נוצר צומת p-n בגבול שבין המוליך למחצה מסוג p למוליך למחצה מסוג n. האינטראקציה של אלקטרונים וחורים בצומת מעוררת את ההתנהגות המדהימה הנראית ברכיבי מעגלים כגון דיודות וטרנסיסטורים. מעבדה זו תבדוק את המאפיינים של צומת p-n יחיד בצורה של דיודת מוליכים למחצה.

Procedure

1. התבונן בהתנהגות של צומת p-n בצורה של דיודת מוליכים למחצה ומדוד את עקומת אופייני המתח הנוכחי שלה.

  1. השג דיודה מוליכים למחצה, נורית LED (דיודת פולטת אור), מקור כוח, שני מולטי-מונים דיגיטליים, נגד 1 kΩ, כמה כבלי בננה ומחברים, ומדחום.
  2. תראה את דיודת המוליכים למחצה. צריכה להיות להקה על אחד הקצוות שלה. הצד עם הלהקה הוא "הקתודה". הצד ללא הלהקה הוא "אנודה".
  3. ודא שאספקת החשמל כבויה לפני חיבור רכיבי מעגל. באמצעות כבלי הבננה, חברו את המסוף החיובי של מקור הכוח לצד אחד של הנגד, ואת הצד השני של הנגד לאנודה

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

תוצאות אופייניות עבור מדידות המעגל מוצגות בטבלה 1. משוואת דיודת Shockley מתארת את הזרם באמצעות דיודה כפונקציה של טמפרטורת הדיודה והמתח יורד על פניה. לטמפרטורה של 293.0 K, מתח של 555 mV על פני הדיודה, ומקדם אידיאליות שרירותי (אך מייצג) של n = 1.5,

Equation 2

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

מעבדה זו חקרה את המאפיינים של מוליכים למחצה וצומת p-n בצורה של דיודת מוליכים למחצה. דיודה היא רכיב מעגל המורכב מצומת p-n אחד. העקומה האופיינית של הדיודה נמדדה, והדיודה נצפתה לנהל זרם חשמלי בכיוון אחד בלבד. נורית LED מכילה סוג מיוחד של צומת p-n הפולט אור בנוסף להתנהלות חד-כיוונית.

מ?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags
SemiconductorsElectronicsSemiconductor IndustryConductivityInsulatorMetalsCrystalline SiliconWafersP typeN typeSemiconductor DevicesP n JunctionsTransistorsElectrical PropertiesDiodeProtocolCharacterizationReal world ApplicationsIntrinsic SemiconductorsCovalent BondsLattice StructureFree ElectronsImpuritiesDoping

Skip to...

0:05

Overview

1:24

Principles of Semiconductors

6:01

Characterizing a P-N Junction

9:10

Data Analysis and Results

10:39

Applications

12:20

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

מוליכים למחצה

Physics II

29.4K Views

article

שדות חשמליים

Physics II

77.0K Views

article

פוטנציאל חשמלי

Physics II

102.7K Views

article

שדות מגנטיים

Physics II

33.0K Views

article

מטען חשמלי בשדה מגנטי

Physics II

33.5K Views

article

חוק אוהם לתמי ומנצחים נוהמיים

Physics II

26.1K Views

article

סדרות ונגדים מקבילים

Physics II

33.0K Views

article

קיבוליות

Physics II

43.5K Views

article

אינדוקציה

Physics II

21.3K Views

article

מעגלי RC/RL/LC

Physics II

142.2K Views

article

אפקט פוטואלקטרי

Physics II

32.3K Views

article

השתקפות ושיפור

Physics II

35.3K Views

article

הפרעות עקיפה

Physics II

90.3K Views

article

גלים עומדים

Physics II

49.4K Views

article

גלי קול ומשמרת דופלר

Physics II

23.2K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved