همه چیز درباره نیمه هادی ها

نیمه هادی چیست

نیمه هادی ها، مواد الکترونیکی هستند که در ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها، دایودها و ICs (مدارات چندگانه) استفاده می شوند. این مواد به دلیل خصوصیات الکتریکی و تولید خود بسیار پر استفاده هستند.

نیمه هادی از مواد مختلفی ساخته می‌شوند، اما برای بسیاری از کاربردها، سیلیکون به عنوان ماده اصلی استفاده می‌شود. سایر مواد شامل گالیوم ، آرسنید گالیوم ، فسفید آرسنید و نقره نیز در تولید آنها استفاده می‌شود. به علاوه، برای تولید لامپ‌های LED، کربید سيليسيم و گاليوم نيتريد نيز به کار مي‌روند.
نیمه هادی

کاربرد نیمه هادی ها

در صنعت الکترونیک به عنوان مواد اصلی برای ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها، دیودها، LED ها و سایر قطعات الکترونیکی استفاده می شوند. این قطعات در دستگاه های الکترونیکی مانند کامپیوتر، تلفن همراه، تلویزیون و دستگاه های پزشکی استفاده می شوند. علاوه بر این، آنها در صنعت خورشید پلاسمای خورشید و سلول های خورشیدی نقش بسزایی دارد.

نیمه هادی ها چگونه کار میکنند

نیمه هادی ها از موادی تشکیل شده اند که در برخورد با الکترون ها یا حفره های الکترونی، خواص الکتریکی آنها تغییر می کند. این خواص شامل مقاومت الکتریکی، جریان الکتریکی، و ولتاژ است.
به عنوان مثال، در یک دوربین دیجیتال، نور به سطح نورگیر (سطح نصب) برخورد می کند و الکترون های آزاد در نقطه برخورد از جامدات نصب شده در سطح نصب جذب می شوند. این باعث تولید جفت الکترون-حفره می شود. حفره های الکترون پذیر در سطح نصب به سمت لایه پایین تر حرکت کرده و باعث افزایش جریان الکتریک در دستگاه می شود.
دستگاه های نورسنج (photodiode) و LED (Light Emitting Diode) نمونه های دستگاه های نشان دهنده عمل کاربرد نمونه هادي است.

تفاوت N-Type و P-Type

یک نیمه هادی نوع N جریان را عمدتاً به شکل الکترون هایی با بار منفی مشابه هدایت جریان در یک سیم حمل می کند. یک  نوع P جریان را عمدتاً به صورت کمبود الکترونی به نام حفره حمل می کند. یک سوراخ دارای بار الکتریکی مثبت، برابر و مخالف بار الکترون است. در یک ماده ، جریان حفره ها در جهت مخالف جریان الکترون ها رخ می دهد.

دیود

دیود نیمه هادی

دیود یک قطعه الکترونیکی است که اجازه می دهد جریان فقط در یک جهت جریان یابد. دیود از یک اتصال p-n تشکیل شده است. آنها بیشتر برای تبدیل AC به DC استفاده می شوند، زیرا قسمت مثبت موج عبور می دهند و قسمت منفی سیگنال AC را مسدود می کنند، یا اگر معکوس شوند، فقط قسمت منفی را عبور می دهند نه قسمت مثبت.

دیود ساده ترین وسیله نیمه هادی ممکن است و بهترین وسیله برای یادگیری و درک نحوه کار یک نیمه هادی است.

ترانزیستور

ترانزیستور نیمه هادی

ترانزیستور وسیله ای است که از یک قطعه جامد از مواد نیمه هادی ساخته شده و برای تقویت و سوئیچ سیگنال های الکترونیکی استفاده می شود. یک ترانزیستور می تواند فقط در یک جهت فعال باشد و می تواند جریان کم و بیش را از مقاومت بار خود بکشد.

نیمه هادی RF

نیمه هادی فرکانس رادیویی (RF) وسیله ای است که برای روشن کردن دستگاه های الکترونیکی از راه دور استفاده می شود و در طیف فرکانس رادیویی حدود 3 کیلوهرتز تا 300 گیگاهرتز کار می کنند.

10 شرکت برتر تولید کننده نیمه هادی ها

  • شرکت اینتل: پیشرو جهانی در نوآوری سیلیکون، توسعه فناوری های پردازنده و حمایت از ابتکارات جهانی است.
    Samsung Electronics: نیمه هادی ها شامل DRAM، Flash، SRAM، حافظه گرافیکی، MCP، Mask ROM، System LSI، ماژول های TFT LCD و غیره.
  • توشیبا: تولید کننده و تامین کننده دستگاه ذخیره سازی حافظه، آی سی منطقی همه منظوره، ترانزیستور، دیود، دستگاه نوری، سنسور، دستگاه فرکانس رادیویی، میکرو کامپیوتر، ASIC، ASSP، آی سی خطی همه منظوره، آی سی منبع تغذیه، آرایه ترانزیستور، موتور درایور، آی سی تقویت کننده عملیاتی، آی سی مقایسه کننده، آپ امپ و سایر قطعات الکترونیکی SMD.
  • تگزاس اینسترومنتز: طراح و تامین کننده پردازنده های سیگنال دیجیتال، مدارهای مجزا و مجتمع، ماشین حساب ها و پردازش نور دیجیتال (DLP).
  • STMicroelectronics: سیستم روی تراشه (SoC) و راه حل های دیگری از این قبیل را ارائه می دهد.
  • Qualcomm: ارائه دهنده پیشرو در زمینه فناوری ساخت نیمه هادی های پیشرفته.
  • Hynix (Hyundai Electronics سابق): تولید کننده و تامین کننده تراشه های حافظه با دسترسی تصادفی پویا (“DRAM”) و تراشه های حافظه فلش.
  • فناوری Renesas: ریز رایانه ها، دستگاه های منطقی و آنالوگ، دستگاه های گسسته و محصولات حافظه.
    AMD: Advanced Micro Devices: شرکت چند ملیتی آمریکایی.
  • سونی

مونتاژ برد الکترونیکی 

 

مهرداد بروجردیان
مارس 15, 2023