• بازدید : 52 views
  • بدون نظر

دانلود رایگان تحقیق ترایاک-دانلود رایگان مقاله ترایاک

این فایل در ۲۳صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:
ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید. این قطعه نیز ۳ پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا  MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند. در ادامه برای آشنایی بیشتر شما توضیحات مفصلی می دهیم
دياك عنصري دوپايه است و مشابه ترانزيستوري است كه بيس ندارد. از هر دو طرف (باياس مستقيم و معكوس )  جریان را عبور مي دهد و روشن شدن آن بستگي به ولتاژ آستانه تعريف شده ( يا شكست ) دارد.
دیاک درتوليد پالس بكار برده مي شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند
تريستور
تريستور که از خانواده نيمه هادی هاست در سال ۱۹۶۰ به بازار آمد و از آن زمان تا کنون در حال تکميل شدن است. مسايل اصلی در تريستور که همواره در حال تکميل و توسعه بوده است، عبارتند از تحمل ولتاژ معک.س زياد، سرعت کموتاسيون ( سرعت روشن و خاموش شدن) و تحمل عبور جريان های قوی می باشد. 
تريستور ها عناصر نيمه هادی و حالتی هستند که فقط در يکی از دو حالت قطع و وصل می توانند قرار گيرند. نام ديگر تريستور S.C.R يا يکسو کننده کنترل شده سيلکونی می باشد که در واقع از چهار لايه نيمه هادی PNPN  تشکيلا يافته استو سه الکترود با نام های آند و کاتد و گيت دارد. 
در مشخصه فوق:
۱) ناحيه وصل. در اين قسمت تريستور همانند يک نميه هادی معمولی که در حالت مستقيم تغذيه شده است عمل می کند.يعنی  ولتاژ نسبتاً کوچکی حدود ۱ ولت بين دو ترمينال آند و کاتد افت می کند و جريان آند و کاتد بوسيله مقاومت مدار خارجی محدود می شود. 
۲) حالت قطع مستقيم متفاوت از ديود های معمولی بوده و در مشخصه ديودهای نميه هادی مشاهده نمي شود. در اين ناحيه با وجود اينکه ولتاژ آند نسبت به کاتد مثبت است ولی جريان بسيار کوچکی (حدود ميکرو آمپر) از ديود عبور می کند و ديود در حالت قطع قرار دارد. حال اگر آند را مثبتتر کنيم ، بحالتی می رسيم که دفعتاً جريان زيادی بين آند و کاتد برقرار می شود. يعنی تريستور به حالت وصل میرود. اين ولتاژ به ولتاژ عبور (Vbo) موسوم است. البته اين مربوط به حالتی است که گيت باز باشد.
۳) اين ناحيه مثل ناحيه کار معکوس ديود است.  يعنی جريان کوچکی که در اکثر موارد قابل صرف نظر است، بين دو ترمينال اند و کاتد برقرار می شود و تمام ولتاژ خارجی برروی اين دو ترمينتل قرار مي گيرد. اگر ولتاژ معکوس را افزايش دهيم بحالتی ميرسيم که چپيوند های نيمه هادی های تشکيل دهنده شکسته می شود و جريان زيآدی برقرار شده و ديود می شوزدو اين به ولتاژ شکست (Vbr) موسوم است. اگر ترمينال گيت را با ولتاژ مثبت کوچکی نسبت به کاتد تغذيه کنيم جريانی بين گيت و کاتد برقرار شده و با افزايش ولتاژ مستقيم آند و کاتد اين بار ملاحظه ميکنيم که تريشتور با ولتاژ مستقيم کوچکتری بحالت وصل خواهد رفت. يعنی ولتاژ Break Over کاهش می يابد.  افزايش بيشتر جرينم گيت باعث کاهش بيشتر ولتاژ BREAK OVER  می شود تا جائيکه تريستور بصورت يک ديود معمولی در آيد ي,نی با ولتاژ حدود چند ولت بحالت مستقيم برود.
  • بازدید : 49 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

گيت EX-NOR(آشکار ساز برابري)
اين گيت همان گيت EXOR است که در خروجي آن يک NOT اضافه شده است 
تابع خروجي آن به صورت زير مي باشد
اگر يکي از وروديهاي گيت EX-NOR را صفر کنيم به صورت يک گيت NOT عمل مي کند و اگر يکي از وروديها را يک کنيم به صورت يک بافر عمل مي کند.(عکس گيت EX-OR) 
بافر سه حالته يا (۳-StateBuffer)
 همانطور که از نامش پيداست يک بافر است که داراي ورودي.کنترل وخروجي مي باشد در اين بافر در صورتي که به کنترل ولتاژ ۰ولت اعمال شود در اين صورت خروجي نداريم(خروجي High Impedance خواهد بود) ولي در صورتي که کنترل +۵ ولت باشد خروجي برابر با ورودي خواهد بود.
بافر عنصري است که اطلاعات را بدون تغيير از خودش عبور مي دهد
۱-     ساخت بافر با کمک گيت XOR :
اگر يکي از پايه هاي گيت XOR را به زمين ( ۰ولت) متصل کنيم  و ديگري را به ورودي .در اين صورت ورودي بدون تغيير در خروجي ظاهر مي شود (براي اثبات شما مي توانيد در تابع خروجي XOR يکي از وروديها را صفر بدهيد وخروجي را به دست آوريد)

۲-     ساخت معکوس کننده با کمک :XOR
براي اين منظور اگر يکي از پايه هاي XOR  را به  Vcc(+5 ولت) وصل کرده وديگري را به ورودي در اين صورت خروجي برابر با معکوس ورودي خواهد بود.

(توجه:بافر علاوه بر اينکه اطلاعات را تغيير نمي دهد.به عنوان تقويت کننده هم عمل مي کند(تقويت جريان) بنابر اين مي توان از بافرها به عنوان تقويت کننده هم بهره جست)
علاوه بر روشهاي بالا براي ساخت بافر آي سي بافر هم وجود دارد
IC CMOS No:4010       و     IC TTL No: 7407
در گيت NAND زماني خروجي ۱ است که حداقل يکي از وروديها صفر باشد.
آي سي TTL شماره ۷۴۰۰ شامل ۴ عدد گيت NAND دو ورودي مي باشد.
آي سي CMOS شماره ۴۰۱۱ شامل ۴ عدد گيت NAND دو ورودي مي باشد.

گيت NOR:
در اين گيت خروجي ORمعکوس (NOT) شده وبه عنوان خروجي استفاده مي گردد
خروجي يک گيت NOR زماني صفر است که حداقل يکي از وروديهاي آن ۱ باشد.
طبق قانون دمرگان خروجي NOR  به صورت زير هم است:
F=A+B » F=A.B
آي سي TTL شماره ۷۴۰۲ شامل ۴ عدد گيت NOR دو ورودي مي باشد.
آي سي CMOS شماره ۴۰۰۱شامل ۴ عدد گيت NOR دو ورودي مي باشد
معرفي IC
آي سي تي تي ال(TTL)شماره ۷۴۳۲ يک آي سي OR مي باشد که شامل ۴ عدد گيت OR دو ورودي مي باشد.
آي سي سي موس((CMOS شماره ۴۰۷۲ يک آي سي OR  مي باشد که شامل ۲ عدد گيت OR سه ورودي مي باشد.
(همه گيتها به جز NOT مي توانند چندين ورودي داشته باشند)
طبق قرار قبلي بر آن شديم تا مبحث مدارهاي مجتمع و قطعات ديجيتال را در پست هاي بعدي دنبال کنيم. عرض کرديم که بسياري از خانواده هاي مختلف منطقي به صورت مدار هاي مجتمع در سطح تجاري عرضه شده اند. متداول ترين خانواده ها از اين قرارند:
TTL – منطق ترانزيستور – ترانزيستور 
ECL – منطق کوپل اميتر 
MOS – منطق فلز – اکسيد – نيمه هادي 
CMOS – منطق فلز – اکسيد – نيمه هادي مکمل
TTL يک خانواده متداول است که سالها مورد استفاده بوده و به عنوان استاندارد تلقي مي شود. ECL در سيستم هايي که به سرعت عمل بالا نياز دارند ترجيح داده مي شوند. MOS براي مدار هايي که نياز به تراکم بالا دارند مناسب است و CMOS در سيستم هاي کم مصرف به کار مي رود. 
خانواده منطقي ترانزيستور – ترانزيستور گونه تکامل يافته تکنولوژي قديمي تريست که در آن از ديود و ترانزيستور براي ساخت گيت پايه NAND استفاده مي شده است. اين تکنولوژي منطق ديود ترانزيستور (DTL) خوانده مي شده است. بعد ها براي بهبود عملکرد مدار به جاي ديود از ترانزيستور استفاده شد و نام خانواده جديد ترانزيستور- ترانزيستور گذاشته شد. 
علاوه بر نوع استاندارد TTL انواع ديگري از اين خانواده عبارتند از TTL سرعت بالا -TTL توان پايين(يا کم مصرف)-TTL شوتکي -TTL شوتکي توان پايين و….
منيع تغذيه مدار هاي TTL پنج ولت و در دو سطح منطقي ۰ و ۳٫۵ ولت مي باشد. 
خانواده کوپل اميتر سريع ترين مدار هاي ديجيتال را به فرم مجتمع در اختيار مي گذارند. ECL در مدار هايي مانند سوپر کامپيوتر ها و پردازنده هاي سيگنال که در آنها سرعت بالا ضرورت دارد بکار مي رود. ترانزيستور ها در گيت هاي ECL در حالت غير اشباح کار مي کنند و رسيدن به تاخير هاي انتشاري در حد ۱ تا ۲ نانو ثانيه در آنها ميسر است. 
منطق فلز- اکسيد- نيمه هادي يک ترانزيستور تک قطبي ست که به جريان يک نوع حامل الکتريکي وابسته است. اين حامل ها ممکن است الکترون (در نوع کانال n) يا حفره باشند. اين بر خلاف ترانزيستور به کار رفته در گيت هاي TTL/ECL است که در عين عملکرد هر دو نوع حامل در آن وجود دارد. 
يک MOS کانال p را PMOS و يک MOS کانال n را NMOS مي نامند. معمولا در مدار هايي که فقط يک ترانزيستور MOS وجود دارد از NMOS استفاده مي شود. در تکنولوژي CMOS هر دو نوع ترانزيستور که به شکل مکمل در تمام مدار ها بسته شده اند به کار رفته است . بزرگترين مزيت CMOS نسبت به دو قطبي تراکم بالاي مدار ها در بسته بندي ساده بودن تکنيک ساخت و عملکرد مقرون به صرفه آن به دليل مصرف توان کم است. 
به علت مزاياي بي شمار مدار هاي مجتمع انحصارا در تهيه انواع قطعات لازم در طراحي سيستم هاي کامپيوتر به کار مي رود . براي درک سازمان و طراحي کامپيوتر ها آشنايي با انواع قطعات و اجزائ به کار رفته در مدار هاي مجتمع اهميت دارد. به اين دليل اجزائ اصلي به همراه خواص منطقي آن تشريح شده است اين اجزا مجموعه اي از واحد هاي عملياتي ديجيتال را فراهم مي کنند که در طراحي کامپيو تر هاي ديجيتال يه عنوان بلوک هاي ساختمان اصلي پايه به کار مي روند.
ترميستورها :  
يکي از مشخصه هاي مورد نظر در مورد مقاومتهاي معمولي اين است که در محدوده وسيعي از تغييرات دماي محيطي ٬  مقاومت آنها تغير نکند. اما تر ميستورها(يعني مقاومتهاي حرارتي) آگاهانه بصورتي ساخته شده اند کهمشخصه هايشان با تغيير دماي محيط تغيير کند.به اين ترتيب آنها را ميتوان به عنوان سنسور ٬ و يا قطعات جبران کننده تغييرات حرارتي مورد استفاده قرار داد.
دو نوع ترميستور اصلي وجود دارد : با ضريب حرارتي منفي (N.T.C) و ضريب حرارتي مثبت ( P.T.C) . در دماي ۲۵ درجه سانتيگراد  ٬ مقاومت نمونه هاي معمول N.T.C در حدود چند صد اهم (يا چند کيلو اهم) ميباشد که با افزايش دما تا ۱۰۰ درجه سانتيگراد ٬ مقاوت آن تا حد دهها اهم کاهش مي يابد .اما مقاومت P.T.C  در محدوده صفر تا ۷۵ درجه سانتيگراد تقريبا ثابت است(معمولا در حدود ۱۰۰ اهم).در درجه حرارت بالاتر از اين حد(معمولا ۱۲۰ _ ۸۰ درجه سانتيگراد)مقاومت آن به سرعت بالا ميرود(حد اکثر تا ۱۰ کيلو اهم).
تريستورها :
تريستورها(که به آنها يکسوسازهايي با کنترل سيليکوني نيز ميگويند) ۳ پايه داشته ٬ و ميتوان آنها را براي قطع و وصل و يا کنترل توان سيگنالهاي AC نيز مورد استفاده قرار داد.ترميستور نيز مانند ديود ((آند)) و ((کاتد)) دارد. اما علاوه بر آنها پايه سومي به نام ((گيت)) نيز وجود دارد ٬ که با اعمال پالس جرياني کوتاه مدت از آن طريق ٬ ميتوان تريستور را تحريک کرد.
بسته به شرايط موجود اين قطعه با سرعت زيادي از حالت هدايت به حالت قطع ميرود.در حالت ((قطع)) فقط جريان نشتي بسيار اندکي از تريستور عبور ميکند که ميتوان آن را ناديده گرفت(مقاومت بسيار بزرگي از خود نشان ميدهد) ٬ اما مقاومت آن در حالت (( روشن)) بسيار اندک است.وقتي تريستور روشن شود در همان حالت باقي ميماند ( يعني در واقع در همان حالت قفل ميشود) و تا زماني که جريان مستقيم آن قطع نشده باشد ٬ در اين حالت برقرار  خواهد ماند.
در مدارهاي DC تا زماني که ولتاژ تغذيه قطع نشود ٬ تريستور همچنان روشن خواهد ماند اما در مدارهاي  AC با هر بار معکوس شدن قطبيت سيگنال AC ترميستور به صورت خودکار خاموش خواهد شد


تراياک :
تراياک نمونه پيشرفته تر تريستور است ٬ که هدايت دو طرفه ولتاژ از مشخصه هاي آن به شمار مي آيد. اين قطعه نيز ۳ پايه دارد که ((ترمينال شماره ي يک ولتاژ اصلي يا  MT1)) و (( ترمينال شماره دو ولتاژ اصلي يا MT2 )) و ((گيت)) ناميده ميشوند.
ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفي ميتوان پالسهاي تحريک مثبت و منفي را به گيت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر اين تراياک براي کنترل تمام موج سيگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تريستور ميتوان مورد استفاده قرار داد.
روشن و خاموش شدن تريستور و تراياک با سرعت بسيار زيادي صورت ميپذيرد در نتيجه پالسهاي گذراي بسيار کوتاهي ايجاد ميشود ٬ که ممکن است مسافت بسيار زيادي را در طول سيم طي کنند.براي جلوگيري از ايجاد چنين نويزهايي ٬ معمولا استفاده از نوعي فيلتر LC ضروري خواهد بود
  • بازدید : 38 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

دياك عنصري دوپايه است و مشابه ترانزيستوري است كه بيس ندارد. از هر دو طرف (باياس مستقيم و معكوس )  جریان را عبور مي دهد و روشن شدن آن بستگي به ولتاژ آستانه تعريف شده ( يا شكست ) دارد.
دیاک درتوليد پالس بكار برده مي شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند.
ترایاک :
ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید. این قطعه نیز ۳ پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا  MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند.
ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفی میتوان پالسهای تحریک مثبت و منفی را به گیت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج سیگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تریستور میتوان مورد استفاده قرار داد.
روشن و خاموش شدن تریستور و ترایاک با سرعت بسیار زیادی صورت میپذیرد در نتیجه پالسهای گذرای بسیار کوتاهی ایجاد میشود ٬ که ممکن است مسافت بسیار زیادی را در طول سیم طی کنند.برای جلوگیری از ایجاد چنین نویزهایی ٬ معمولا استفاده از نوعی فیلتر LC ضروری خواهد بود.
تریستورها :
تریستورها(که به آنها یکسوسازهایی با کنترل سیلیکونی نیز میگویند) ۳ پایه داشته ٬ و میتوان آنها را برای قطع و وصل و یا کنترل توان سیگنالهای AC نیز مورد استفاده قرار داد.ترمیستور نیز مانند دیود ((آند)) و ((کاتد)) دارد. اما علاوه بر آنها پایه سومی به نام ((گیت)) نیز وجود دارد ٬ که با اعمال پالس جریانی کوتاه مدت از آن طریق ٬ میتوان تریستور را تحریک کرد.
ترانزیستور قابل تحریک PNPN بود که تریستور یا همان یکسو کننده کنترل شونده سیلیکونی SCR  نام گرفت.
از زمانی که  اولین تریستور ازنوع یکسو کننده کنترل شونده سیلیکونی در اواخر سال ۱۹۵۷ اختراع شد تا زمان حاضر،پیشرفت های زیادی در الکترونیک قدرت رخ داده است.
تا سال۱۹۷۰ تریستورهای معمولی منحصرا برای کنترل توان در کاربردهای صنعتی بکار میرفتند.
از سال ۱۹۷۰ به بعد  انواع مختلفی از عناصر نیمه هادی قدرت ساخته شد و به بازار آمد.
میشه به پنج طبقه تقسیم کرد:
-۱دیودهای قدرت 
-۲تریستورها 
 -3ترانزیستورهای پیوند دوقطبی قدرتBJT ها 
MOSFET-4 های قدرت  
 5-ترانزیستورهای دوقطبی باگیت عایق شدهIGBT , و ترانزیستورهای با القای استاتیکی SIT
بسته به شرایط موجود این قطعه با سرعت زیادی از حالت هدایت به حالت قطع میرود.در حالت ((قطع)) فقط جریان نشتی بسیار اندکی از تریستور عبور میکند که میتوان آن را نادیده گرفت(مقاومت بسیار بزرگی از خود نشان میدهد) ٬ اما مقاومت آن در حالت (( روشن)) بسیار اندک است.وقتی تریستور روشن شود در همان حالت باقی میماند ( یعنی در واقع در همان حالت قفل میشود) و تا زمانی که جریان مستقیم آن قطع نشده باشد ٬ در این حالت برقرار  خواهد ماند.
در مدارهای DC تا زمانی که ولتاژ تغذیه قطع نشود ٬ تریستور همچنان روشن خواهد ماند اما در مدارهای  AC با هر بار معکوس شدن قطبیت سیگنال AC ترمیستور به صورت خودکار خاموش خواهد شد.
تریستورها را میتوان به ۸ طبقه تقسیم کرد:
الف) تریستورها با کموتاسیون اجباری
ب) تریستور با کموتاسیون خط
ج) تریستور خاموش شونده از طریق گیت GTO
د) تریستورهای هدایت معکوسRCT
ه) تریستور با  القای استاتیک SITH
و) تریستورهای کمک گیرنده از گیت برای خاموشیGATT
ز) یکسو کننده های کنترل شونده سیلیکونی فعال شونده با نور LASCR
ح) تریستورهای کنترل شونده(MOS ( MCT 
تریستور سه سر دارد:
آند ، ماتد  و  گیت.وقتی جریان کوچکی از سر گیت به کاتد برود به شرط آنکه پتانسیل آند از کاتد بیشتر باشد تریستور هدایت میکند.هنگامی که تریستور در حال هدایت کردن است مدار گیت کنترلی ندارد و تریستور به هدایت کردن ادامه میدهد.
زمانی که تریستور در حال هدایت است افت ولتاژ مستقیم روی آن مقدار کمی بین ۵٫ تا ۲ ولت دارد.برای خاموش کردن تریستور میتوان ولتاژ آند را مساوی یا کوچکتر از کاتد کرد. تریستور ها با کموتاسیون خط بخاطر شکل طبیعی سینوسی ولتاژ ورودی خودشان خاموش میشوندو تریستورها با کموتاسیون اجباری توسط یک مدار اضافی که مدار کموتاسیون نام دارد خاموش میشوند.

ترمیستورها :  
یکی از مشخصه های مورد نظر در مورد مقاومتهای معمولی این است که در محدوده وسیعی از تغییرات دمای محیطی ٬  مقاومت آنها تغیر نکند. اما تر میستورها(یعنی مقاومتهای حرارتی) آگاهانه بصورتی ساخته شده اند کهمشخصه هایشان با تغییر دمای محیط تغییر کند.به این ترتیب آنها را میتوان به عنوان سنسور ٬ و یا قطعات جبران کننده تغییرات حرارتی مورد استفاده قرار داد.
دو نوع ترمیستور اصلی وجود دارد : با ضریب حرارتی منفی (N.T.C) و ضریب حرارتی مثبت ( P.T.C) . در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد  ٬ مقاومت نمونه های معمول N.T.C در حدود چند صد اهم (یا چند کیلو اهم) میباشد که با افزایش دما تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد ٬ مقاوت آن تا حد دهها اهم کاهش می یابد .اما مقاومت P.T.C  در محدوده صفر تا ۷۵ درجه سانتیگراد تقریبا ثابت است(معمولا در حدود ۱۰۰ اهم).در درجه حرارت بالاتر از این حد(معمولا ۱۲۰ _ ۸۰ درجه سانتیگراد)مقاومت آن به سرعت بالا میرود(حد اکثر تا ۱۰ کیلو اهم).

ترمیستورهای مدرن (ترمیستورهای نیم رسانا( 
حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را می‌توان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان می‌دهد.
در ابتدا انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از حرکت گرمایی یعنی انرژی داخلی نیم رساناها ، تأمین می‌شد. ولی این انرژی را جسم می‌تواند در ضمن جذب انرژی نور به الکترون انتقال دهد. مقاومت چنین نیم رساناهایی بر اثر نور به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. این پدیده را نور رسانش فوتو رسانش یا اثر فوتو الکتریکی ذاتی گویند.
اصطلاح ذاتی در اینجا تأکید بر این واقعیت دارد که الکترونهای آزاد شده با نور ، مانند انتشار الکترون از فلز درخشانی که به “اثر فوتوالکتریک غیر ذاتی“ معروف است، مرزهای جسم را ترک نمی‌کنند. این الکترونها در جسم باقی می‌مانند و دقیقا رسانندگی آن را تغییر می‌دهند. دستگاههایی که بر پایه این پدیده ساخته می‌شوند را در مقیاس صنعتی برای دستگاههای اعلان و خودکار بکار می‌برند (مانند دزدگیر و …). 

 

فقط بخش کوچکی از الکترونهای آزاد نیم رسانا در حالت آزادند و در جریان شرکت می‌کنند. اما درست این است که بگوییم همین الکترونها بطور دائم در حالت آزادند و دیگران در حالت مقید. بر عکس ، در نیم رساناها همزمان دو فرآیند رخ می‌دهد:
از یک طرف با صرف انرژی داخلی یا انرژی نورانی فرآیند آزادسازی الکترونها اتفاق می‌افتد.
از طرف دیگر ، فرآیند ربایش الکترونهای آزاد ، یعنی ترکیب مجدد آنها با بعضی از یونهای باقیمانده (یعنی ، اتمهایی که الکترونهایشان را از دست داده‌اند) مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، هر الکترون آزاد شده فقط مدت کوتاهی (از ۳-۱۰ تا ۸-۱۰ ثانیه) آزاد می‌ماند. همواره الکترونهایی وجود دارد که پیوسته جایشان را با الکترونهای مقید عوض می‌کنند. تعادل بین الکترونهای آزاد و مقید از نوع تعادل دینامیکی است. 
فوتوسل 
نور مي تواند به الكترونهاي موجود در يك فلز انرژي بدهد و موجب شود كه اين الكترونها با انرژي جنبشي خاصي سطح فلز را ترك كنند . چون فلز در بدو امر بدون بار است از دست رفتن الكترونها در فلز بار مثبت به جا مي گذارد . هر گاه يك رسانا در جايي گذاشته شود كه بتواند الكترونها را جمع آوري كند اين رسانا بار منفي پيدا مي كند . چنين وسيله اي كه چشم الكتروني ناميده ميشود مي تواند براي توليد جريان الكتريكي از نور خورشيد مورد استفاده قرار گيرد . توجه داشته باشيد كه وقتي تجمع بار زياد مي شود الكترونها به علت بار منفي موجود در كلكتور رانده مي شوند ( و بار فلز فرار الكترونها را مشكل تر مي كند) و در نتيجه الكترونها سرگردان شده و به راه ( نادرستي ) مي روند . آن چه براي رفع اين مشكل لازم است نوعي (راهرو يك طرفه ) است كه امكان مي دهد الكترون ها فقط در يك جهت جريان پيدا كنند . اين كار تا اندازه محدودي با ساختن صفحه اي حساس به نور ، از فلزي كه الكترونها ي خود را به سهولت آزاد كند ، و ساختن كلكتوري از يك فلز كه چنين خاصيتي را نداشته باشد ، انجام مي شود .
اما تاكنون چشمي الكتروني كه بتواند به عنوان يك منبع انرژي مفيد به كار آيد ساخته نشده است . يك ( راهرو يك طرفه ) بهتر ممكن است به صورت ساندويچي از دو لايه ماده متفاوت ساخته شود به طوري كه نور را جذب كند و الكتريسيته را بسيار بهتر از يك عايق ولي نه به خوبي يك فلز هدايت كند . سيليسم و ژرمانيوم نمونه هاي خوبي از اين گونه موادند ( كه نيم رسانا ناميده مي شوند) . خاصيت اتصالي بين دو نيم رسانا ي مناسب اين است كه جريان الكتريكي در آن ها فقط در يك جهت مي تواند جريان پيدا كند.
هرگاه نور به اتصال مذكور برخورد كند ، همچنان كه درباره چشم الكتروني ديديم ، سبب جدايي بار مي شود . جدايي بار بين دو لايه اختلاف پتانسيل ايجاد مي كند ، اين فرايند را اثر فوتوولتايي مي‌گويند زيرا نور ولتاژ ايجاد مي كند . هرگاه مداري آن دو را به هم متصل كند ولتاژ جريان الكتريكي به وجود مي‌آورد . اين(ساندويچ )را فوتوسل يا سلول خورشيدي مي نامند .

عتیقه زیرخاکی گنج