কিভাবে বর্তমান একটি ডায়োড মধ্যে পেতে?


36

আমার মনে হয় আমি একটি সাধারণ সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড কীভাবে কাজ করে তা কম-বেশি বুঝতে পেরেছি: ক্রিস্টাল বিভিন্ন অঞ্চলে আলাদাভাবে ডোপড করে, ক্যারিয়ারের হ্রাস যেখানে তারা মিলিত হয়, ব্লে ব্লা।

তবে, প্রকৃত ডায়োডগুলি যা দিয়ে সার্কিট তৈরি করে তা এন-ডোপড এবং পি-ডোপড সিলিকনের বিট দিয়ে শেষ হয় না। এগুলি সামান্য সিরামিক / প্লাস্টিকের প্যাকেজগুলির সাথে প্রান্ত থেকে বেরিয়ে আসা ধাতব সীসা রয়েছে । কোনওভাবেই বর্তমানের সেই ধাতব সীসা এবং অভ্যন্তরীণ অর্ধপরিবাহীর মধ্যে পার হওয়া প্রয়োজন।

এবং একটি সমস্যা আছে। আমি যদি জিনিসগুলি সঠিকভাবে বুঝতে পারি তবে একটি ধাতব চূড়ান্ত এন-ক্যারিয়ার উপাদান হওয়া উচিত - জালির প্রতিটি পরমাণু একটি বাহন ব্যান্ডে কমপক্ষে একটি ইলেকট্রনকে অবদান রাখে। যখন আমরা সেমিকন্ডাক্টরের পি-ডোপড প্রান্তে ধাতব সীসাটি আটকে থাকি, তখন আমাদের আরও একটি পিএন-জংশন পাওয়া উচিত, যা প্রবাহের জন্য এগিয়ে যাওয়ার প্রবাহের জন্য ভুল পথে চলে ।

পুরো উপাদানটি কীভাবেই এগিয়ে দিকটিতে পরিচালনা করতে পারে?

সিলিকন-মেটাল ইন্টারফেসের ক্ষেত্রটি এত বড় করে তোলার বিষয়টি কী যে পি / ধাতব জংশনের মোট বিপরীত ফুটো বর্তমানের প্রবাহের চেয়ে আমরা পুরো ডায়োড বহন করতে চাই? (আমি মাল্টি-অ্যাম্পিয়ার রেকটিফায়ার্সের জন্য সূক্ষ্ম ইন্টারডিজিটেড ধাতু এবং সিলিকনের বৃহত পরিমাণগুলি কল্পনা করছি)। নাকি অন্য কিছু চলছে?


আমি বিশ্বাস করি যে আপনার বিভ্রান্তি আপনি "গর্তগুলি" ইলেক্ট্রনের মতো একই আচরণ করার কারণে। আপনার অবশ্যই মনে রাখতে হবে যে কোনও সময়, কেবল যেগুলি পদক্ষেপ নেয়, সেগুলি হল ইলেকট্রনগুলি! যখন একটি ইলেকট্রন সরে যায়, এটি একটি "গর্ত" পূরণ করে এবং একটি "গর্ত" তৈরি করে। এর সর্বোত্তম উদাহরণ হ'ল চাইনিজ চেকারস গেম। মার্বেলগুলি ইলেক্ট্রন এবং বোর্ডের গর্তগুলি অর্ধপরিবাহীর "গর্ত"। মার্বেলটি কোনও গর্তে চলে যাওয়ার সাথে সাথে, গর্তটি "নড়ে যায়" যেখানে ইলেক্ট্রন ছিল। আপনি এই বিন্দুটিও মিস করতে পারেন বলে মনে হচ্ছে যে ধাতব থেকে আধা জংশনগুলি মূলত "ওহমিক" জংশন, সেমিকন্ডাক্টর জংশন নয়!
গিল করুন

@ গুইল: গর্তগুলির জন্য চীনা চেকার রূপক স্কুলছাত্রী এবং গৃহিণীদের পক্ষে ভাল। সলিড-স্টেট ফিজিক্সে কোনও চেকার নেই, স্থানিক "গর্ত" নেই এবং কোয়ান্টাম কণার গতি তাদের গতিবেগ হিসাবে বোঝা গেছে, বিন্দু A থেকে প্রস্থান না করে বি তে আগমন
ইনকনিস মিসেসি

উত্তর:


30

শোটকি ডায়োড নামে ডায়োডের একটি প্রকার রয়েছে যা মূলত একটি ধাতব-অর্ধপরিবাহী জংশন, তাই এটি প্রশ্ন উত্থাপন করে, আপনি কেবল একটি ডায়োড নয়, কোনও অর্ধপরিবাহী ডিভাইসের সাথে ধাতব যোগাযোগ কীভাবে তৈরি করেন।

উত্তরটি নিহিত রয়েছে কেন কোনও পরিস্থিতিতে ধাতব-আধা জংশন ডায়োড আচরণ প্রদর্শন করে। প্রথমে আমাদের ধাতব এবং এন-টাইপ এবং পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের মধ্যে পার্থক্যটি দ্রুত দেখতে হবে।

ধাতু এবং সেমিকন্ডাক্টর ব্যান্ড স্ট্রাকচারস

ϕm

অর্ধপরিবাহীগুলির জন্য, ব্যান্ডগুলি কিছুটা আলাদা। মাঝখানে একটি ফাঁক রয়েছে যেখানে ইলেক্ট্রন হতে পছন্দ করে না। কাঠামোটি ভ্যালেন্স ব্যান্ডে বিভক্ত হয় যা সাধারণত ইলেক্ট্রন দিয়ে পূর্ণ থাকে এবং পরিবাহী ব্যান্ড যা সাধারণত খালি থাকে। অর্ধপরিবাহীটি কতটা ডুপ হয়ে যায় তার উপর নির্ভর করে গড় শক্তি পরিবর্তিত হবে। এন-টাইপে, পরিবাহী ব্যান্ডে অতিরিক্ত ইলেক্ট্রন যুক্ত করা হয় যা গড় শক্তি বাড়ায়। পি-টাইপে ইলেক্ট্রনগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে সরানো হয়, গড় শক্তি নিচে নামানো হয়।

যখন আপনার ধাতু এবং অর্ধপরিবাহী অঞ্চলের মধ্যে একটি বিচ্ছিন্ন জংশন থাকে, সরল ভাষায় এটি ব্যান্ড কাঠামোর বাঁক সৃষ্টি করে। জংশনে ধাতবগুলির সাথে মেলে সেমিকন্ডাক্টর বক্ররেখার শক্তি ব্যান্ডগুলি। নিয়মগুলি হ'ল ফার্মি এনার্জিগুলি অবশ্যই কাঠামোর জুড়ে মেলাতে হবে, এবং পালানোর শক্তির স্তরটি অবশ্যই জংশনে মিলবে। কীভাবে ব্যান্ডগুলি বাঁকে তা নির্ধারণ করবে এবং একটি ইনবিল্ট শক্তি বাধা ফর্ম (একটি ডায়োড) নির্ধারণ করবে Dep


ওয়ার্ক ফাংশন ব্যবহার করে ওহমিক যোগাযোগ

এন-টাইপ ধাতব জংশন

যদি ধাতবটির একটি এন-টাইপ অর্ধপরিবাহীটির তুলনায় উচ্চতর কাজের ফাংশন থাকে, সেমিকন্ডাক্টরের ব্যান্ডগুলি এটি পূরণের জন্য উপরের দিকে বাঁক করে। এটি পরিবাহী ব্যান্ডের নীচের প্রান্তটি একটি সম্ভাব্য বাধা (ডায়োড) সৃষ্টি করে যার ফলে সেমিকন্ডাক্টরের বাহন ব্যান্ডটি ধাতব দিকে প্রবাহিত করতে ইলেক্ট্রনগুলি প্রবাহিত করার জন্য অবশ্যই অতিক্রম করতে হবে।

বিপরীতে যদি ধাতবটির এন-টাইপ অর্ধপরিবাহীটির তুলনায় কম কাজের ফাংশন থাকে, সেমিকন্ডাক্টরের ব্যান্ডগুলি এটি পূরণ করতে নীচে বাঁকায়। এর ফলে কোনও বাধা আসেনি কারণ ইলেকট্রনগুলিকে ধাতুতে energyোকার জন্য শক্তি অর্জন করার দরকার নেই।

পি-টাইপ ধাতব জংশন

পি-টাইপ অর্ধপরিবাহীর জন্য, বিপরীতটি সত্য। ধাতবটির অবশ্যই একটি উচ্চতর কাজ ফাংশন থাকতে হবে যা অর্ধপরিবাহী কারণ একটি পি-টাইপ উপাদানগুলিতে সর্বাধিক ক্যারিয়ারগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ডের গর্ত থাকে, তাই ইলেক্ট্রনগুলি ধাতব থেকে আংশিক বাহিরে প্রবাহিত হওয়া প্রয়োজন।

তবে এই ধরণের পরিচিতি খুব কমই ব্যবহৃত হয়। আপনি মন্তব্যগুলিতে ইঙ্গিত হিসাবে, অনুকূল প্রবাহ আমাদের ডায়োডে যা প্রয়োজন তার থেকে বিপরীত। আমি এটি সম্পূর্ণতার জন্য অন্তর্ভুক্ত করা এবং একটি খাঁটি ওহমিক যোগাযোগের কাঠামোর এবং একটি স্কটকি ডায়োড যোগাযোগের মধ্যে পার্থক্যটি দেখার জন্য বেছে নিয়েছি।


টানেলিং ব্যবহার করে ওহমিক যোগাযোগ

এন + ধাতব জংশনে টানেলিং

আরও সাধারণ পদ্ধতি হ'ল শোটকি ফর্ম্যাটটি (যা একটি বাধা তৈরি করে) ব্যবহার করে তবে বাধাটিকে আরও বড় করে তোলা - অদ্ভুত শোনায় তবে এটি সত্য। যখন আপনি বাধা আরও বড় করেন, এটি পাতলা হয়ে যায়। যখন বাধা যথেষ্ট পাতলা হয়, কোয়ান্টাম প্রভাবগুলি গ্রহণ করে take ইলেক্ট্রনগুলি মূলত বাধার মধ্য দিয়ে সুড়ঙ্গ করতে পারে এবং জংশনটি তার ডায়োড আচরণ হারাতে পারে। ফলস্বরূপ, আমরা এখন একটি ওহমিক যোগাযোগ গঠন করি।

ইলেক্ট্রনগুলি একবার বিশাল সংখ্যক টানেল তৈরি করতে সক্ষম হয়ে গেলে, বাধাটি মূলত প্রতিরোধী পথ ছাড়া আর কিছুই হয়ে ওঠে না। ইলেক্ট্রনগুলি বাধা দিয়ে উভয় উপায়ে সুড়ঙ্গ করতে পারে, যেমন ধাতু থেকে আধা বা আধা থেকে ধাতব দিকে metal

যোগাযোগের আশেপাশের অঞ্চলে অর্ধপরিবাহীটিকে আরও ভারীভাবে ডোপ দিয়ে বাধাটি আরও বেশি তৈরি করা হয় যা ব্যান্ডগুলির বাঁকটি আরও বড় হতে বাধ্য করে কারণ ধাতু এবং অর্ধপরিবাহীর মধ্যে ফার্মি স্তরের পার্থক্য আরও বড় হয়। এর ফলে বাধা সংকীর্ণ হয়।

পি + ধাতব জংশনে টানেলিং

একইভাবে একটি পি-টাইপ দিয়েও করা যেতে পারে। টানেলিংটি ভ্যালেন্স ব্যান্ডের বাধার মধ্য দিয়ে ঘটে।


একবার আপনি যদি অর্ধপরিবাহীর সাথে ওহমিক সংযোগ স্থাপন করেন, আপনি কেবল সংযোগ পয়েন্টে ধাতব বন্ড প্যাড জমা দিতে পারেন এবং তারপরে সেগুলি ডায়োড ধাতু প্যাড (এসএমডি) বা পায়ে (গর্তের মাধ্যমে) ওয়্যার বন্ডে রাখতে পারেন।


আমি এখানে বিভ্রান্ত হতে পারি, তবে আপনার কি বৈদ্যুতিন প্রবাহের বিপরীত দিকনির্দেশ নেই? এগিয়ে দিক বর্তমান প্রধান মোড় জুড়ে প্রবাহিত থেকে পি-প্রকার অঞ্চল থেকে এন-টাইপ অঞ্চল, যার মানে ইলেকট্রন প্রবাহ উচিত (বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র জংশন, যেখানে তারা ধ্বংস করা যাবে মধ্যে বাহকদের উভয় ধরণের পাহাড় জমে) অন্যান্য দিক নির্দেশ: থেকে পি-প্রকার সিলিকন মধ্যে তার সংযুক্ত ধাতু সীসা।
হেনিং মাখোলম

@ হেনিংমখোলম একটি ডায়োডে হ্যাঁ, ইলেক্ট্রনগুলি এন-টাইপ থেকে পি-টাইপে প্রবাহিত হবে। এখন যেহেতু আমি চিত্রগুলি যুক্ত করেছি, বিষয়গুলি আরও কিছুটা পরিষ্কার হওয়া উচিত। যদি ইলেক্ট্রনগুলি N থেকে P তে প্রবাহিত হয় তবে এটি ধাতব থেকে এন-টাইপ অর্ধপরিবাহী এবং পি-টাইপ থেকে ধাতব দিকে প্রবাহিত হতে হবে। বাধা টানেলিং পদ্ধতিটি ব্যবহার করে এটি সম্ভব কারণ বর্তমান বাধা দিয়ে উভয় পথে যেতে পারে।
টম কার্পেন্টার

এক্স @ টম, না আমি এখনও বিভ্রান্ত। আপনি লিখুন "একটি পি-টাইপ উপাদানটিতে সর্বাধিক ক্যারিয়ারগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ডের ছিদ্র হয়, সুতরাং ইলেক্ট্রনগুলি ধাতব থেকে অর্ধপরিবাহীতে প্রবাহিত হওয়া প্রয়োজন" - তবে একটি ফরোয়ার্ড-বায়াসড ডায়োডে, পি-টাইপ উপাদানগুলির সাথে শেষটি হয় আমরা যেখানে ইলেক্ট্রনগুলি ধাতব সীসাতে প্রবাহিত করে বাকি সার্কিটের দিকে যেতে চাই।
হেনিং মাখোলম

@ হেনিংমখোলম আমি উত্তরটি আরও কিছুটা পরিষ্কার করার চেষ্টা করেছি। খাঁটি ওহমিক যোগাযোগ আপনার হাইলাইট করার কারণে খুব কমই ব্যবহৃত হয় - ডায়োডের ক্ষেত্রে আমাদের অন্যভাবে প্রবাহিত করার জন্য বর্তমান প্রয়োজন need তবে আমি এটি সম্পূর্ণতার জন্য অন্তর্ভুক্ত করতে চেয়েছিলাম। সোলার সেল (এক প্রকারের ডায়োড) এর ক্ষেত্রে, বর্তমান অন্যভাবে প্রবাহিত হয়, সুতরাং প্রথম ধরণের যোগাযোগ প্রযোজ্য।
টম কার্পেন্টার

হুম, সুতরাং আপনার চিত্রের শেষটি, "ধাতব থেকে পি + সেমি জংশন" হ'ল আমি আগ্রহী এমন পরিস্থিতি now সেখানে সমস্ত ইলেক্ট্রনগুলির শক্তির স্তর যেমন ভ্যালেন্স ব্যান্ডের উপরের অংশটি লাল রেখার উপরে উঠে যায়। তারপরে পি + তে কিছু ভ্যালেন্স-ব্যান্ড ইলেক্ট্রন ধাতুতে অনাবৃত রাজ্যে সুরঙ্গ করতে পারে, তারপরে গর্তগুলি ছেড়ে যায় যা ডানদিকে চুষতে পারে। এটা কি ঠিক?
হেনিং মাখোলম

11

আপনি যে পরিচিতির কথা উল্লেখ করছেন সেটি শিল্পের ওহমিক পরিচিতি হিসাবে পরিচিত এবং এটি অর্ধপরিবাহী প্রক্রিয়াকরণ ধাতববিদ্যার একটি গুরুত্বপূর্ণ এবং প্রায়শই কঠিন বিষয়। কেউ কেউ একটি বিজ্ঞানের চেয়ে কম শিল্প বলতেন, অন্তত অনুশীলনে।

আপনি ঠিক বলেছেন যে একটি সাধারণ ধাতব-অর্ধপরিবাহী পরিচিতি একটি পিএন জংশন গঠন করে, যা সাধারণত স্কটকি জংশন হিসাবে পরিচিত এবং এটি কন্ডাক্টর ইন্টারফেসের একটি অর্ধপরিবাহীতে অনাকাঙ্ক্ষিত।

আধা থেকে ধাতব জংশনের অন্তর্নিহিত স্কটকি প্রকৃতির আশেপাশে পৌঁছানোর জন্য, প্রথমে সাধারণত অর্ধপরিবাহীটি হ্রাস অঞ্চলকে খুব ছোট রাখার জন্য অভিযুক্ত যোগাযোগের উপর ভারীভাবে ডোপ করা হয়। এর অর্থ হল "সাধারণ" জংশন পদার্থবিজ্ঞানের পরিবর্তে বৈদ্যুতিন টানেলিং হল ওহমিক যোগাযোগের গুরুত্বপূর্ণ ইলেকট্রন পরিবহন ব্যবস্থা।

দ্বিতীয়ত, নির্দিষ্ট যোগাযোগ ধাতু, যাকে ট্রানজিশন ধাতু বলা হয়, যোগাযোগের স্থানে সিলিকনে উন্নত তাপমাত্রায় জমা দেওয়া হয় এবং সংযুক্ত করা হয়, যা পরবর্তীকালে যোগাযোগের সাথে বন্ধনযুক্ত বন্ধনের তারের সাথে একটি ভাল ওহমিক যোগাযোগ গঠন করে to রূপান্তর ধাতুগুলি অর্ধপরিবাহী প্রকারের উপর নির্ভরশীল তবে অ্যালুমিনিয়াম, টাইটানিয়াম-টুংস্টেন এবং সিলিকাইডগুলি সাধারণত সিলিকন সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।


আমি কীভাবে বৈদ্যুতিন টানেলিংটি আনোডের শেষে সাহায্য করবে তা দেখার চেষ্টা করছি, তবে ব্যর্থ হচ্ছে। আমাদের ধাতব দিকে দূরে প্রবাহিত বৈদ্যুতিনগুলির একটি অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ প্রয়োজন , তবে পি-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে এমন কোনও নিখরচায় ইলেক্ট্রন নেই যা কোথাও সুড়ঙ্গ করতে পারে। যদি পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের কোনও ভ্যালেন্স ইলেকট্রন ধাতব মধ্যে টানেল তৈরি করার সিদ্ধান্ত নেয়, তবে কেবল তাপীয় জুটির উত্পাদনই সাধারণত বিপরীত স্রোতের জন্য দায়ী? আমি ভেবেছিলাম এটি "নরমাল জংশন পদার্থবিজ্ঞানের" অংশ ছিল।
হেনিং মাখোলম

@ হেনিং মাখোলম: কোনও ইলেক্ট্রন আঞ্চলিক চালক ব্যান্ড ( পি টাইপে খালি ) বা (উপরের) ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে অর্ধপরিবাহী প্রস্থান করে কিনা তা গুরুত্বপূর্ণ নয় ।
ইনকনিস মিসেসি
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.