• بازدید : 35 views
  • بدون نظر
این فایل در ۹۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

امروزه با توسعه صنايع در كشور،فرصت هاي شغلي زيادي براي مهندسين برق فراهم شده است و اگر مي بينيم كه با اين وجودبعضي از فارغ التحصيلان اين رشته بي كار هستند و به دليل اين است كه اين افراد يا فقط در تهران دنبال كار مي گردند يا در دوران تحصيل به جاي يادگيري عميق دروس و در نتيجه كسب توانايي هاي لازم تنها واحد هاي درسي خود را گذرانده اند.
همچنين يك مهندس خوب بايد كارآفرين باشد يعني به دنبال استخدام در مؤسسه يا وزارت خانه اي نباشد بلكه به ياري آگاهي خود، نيازهاي فني و صنعتي كشور را يافته و باطراحي سيستم ها ومدارهاي خاص اين نياز را بر طرف سازد. كاري كه بعضي از فارغ التحصيلان ما انجام داده و خوش بختانه موفق نيز بودند.
از آنجا كه اساس و پاية علم الكترونيك نيمه هاديها مي‌باشند لذا به عنوان مقدمه به تشريح  ساخت پيوند P-n مي پردازيم.
 براي ساختن پيوند p-n به يک بخش از يک تک بلور نيمه هادي نا خالصي نوع n و به بخش ديگر نا خالصي نوع p مي افزايند . پيوند ها بسته به چگونگي ايجاد ناحيه ي انتقال از pبه n دردرون تک بلور طبقه بندي مي شوند . هنگامي که ناحيه انتقال بسيار باريک باشد , پيوند ناگهاني ناميده مي شود . پيوند تدريجي پيوندي است که ناحيه انتقالش در محدوده ي وسيعتري “پخش ” شده باشد.
پيوند p-n ناگهاني به وسيله ي آلياژ سازي و رشد رونشتي تشکيل مي شوند . پيوند هاي تدريجي از طريق نفوذ گازي  ناخالصيها يا کشت يونها ساخته مي شوند.
رشد رونشستي :
رشد رونشستي يک لايه ي نيمه هادي روي يک پايه ي تک بلور نيمه هادي روشي براي تشکيل ناگهاني است . رشد رونشستي با گرم کردن پولک ميزبان ؛ مثلأ سيليسيم نوع n و عبور دادن جريان کنترل شده ي گازي حاوي تتراکلريد سيليسيم (( sicl4و هيدروژن از روي سطح انجام مي شود . در اثر فعل و انفعال گازها اتمهاي سيليسيم روي سطح پولک ميزبان ته نشين مي شود . چون معمولأ دما بالاتر از ۱۰۰۰درجه سانتي گراد است ؛ اتمهاي ته نشين شده انرژي و قابليت حرکت کافي دارند تا خود را به طور صحيح با شبکه ي بلور ميزبان تطبيق دهند . اين عمل سبب مي شود که شبکه از روي سطح اصلي به طرف بالا امتداد يابد . سرعت نمونه اي رشد لايه ي رونشستي حدود يک ميکرون در هر دقيقه است.
براي تشکيل لايه هاي نوع n يا p مي توان در هنگام رشد رونشستي ؛ انتهاي ناخالصي را به شکل ترکيب گازي به گاز حامل اضافه کرد . با رشد دادن يک لايه ي نوع pرونشستي (epi) بر روي يک پولک ميزبان نوع n پک پيوند تقريبأ ناگهاني شکل مي گيرد.البته ؛ ترتيبهاي ديگر مثل رشد لايه ي نوع n به روش رونشستي روي يک لايه ي نوع p نيز ممکن است.
فرايند رونشستي به طور وسيع در ساخت مدارهاي مجتمع (IC)ها به کار مي رود. ديود p-n تشکيل شده در فرايند رونشستي (epi) به طور معکوس با ياس مي شود تا مدار را از پايه (پولک ميزبان جدا سازد . اخيرأ از روش رونشستي در شکل دهي ساختارهاي SOS مخفف Si-on_sapphire يا Si-on-spinel 
سيليسيم)روي ياقوت سرخ يا ياقوت کبود ) است. ياقوتهاي کبود , ترکيبات گوناگوني از اکسيد منيزيم (Mgo)
و اکسيدآلومينيم (Al203) هستند و ارتباط نزديکي با ياقوت سرخ دارند . به طور خلاصه ناخالصي سيليسيم به طريق رونشستي بر روي پايه هاي ياقوت سرخ يا کبود رشد داده مي شود . 
انگيزه استفاده از پايه هاي ياقوت سرخ يا کبود , کيفيت عايق بودن اين پايه ها در جدا سازي مدارها در طراحي IC هاي حاوي ادوات سريع ,به خصوص مدارهاي مجتمع در مقياس فشرده (LSI) است .
ساختمان کريستالي نيمه هادي


همانطور که هادي ها در صنعت امروزي به خصوص در زمينه هاي حرارتي و برودتي کاربردي ويژه يافته اند عناصر نيمه هادي نيز اهميت زيادي در صنعت الکترونيک و ساخت قطعات پيدا کرده اند.
هدف اصلي که در الکترونيک آنالوگ دنبال مي شود تقويت سيگنالها بدون تغيير شکل آن سيگنال است. همين هدف بشر را به سمت استفاده از نيمه هادي ها در ساخت قطعات تقويت کننده پيش برده است. اما آن چيزي که عملکرد اين قطعات را رقم مي زند چگونگي حرکت الکترون ها و حفره ها در ساختار کريستالي اين عناصر مي باشد.
و اين مقدمه اي ست براي پيدايش قطعاتي نظير ترانزيستور ها –ديود ها و… عامل موثر بر چگونگي حرکت الکترون ها و حفرها چيزي نيست جز درجه حرارت. به طوري که گفته شد درجه حرارت صفر مطلق ساختمان کريستالي نيمه هادي هايي نظير ژرمانيوم و سيلسکن را تحت تاثير خود قرار مي دهد. يعني در اين درجه حرارت الکترون ها کاملا در باند ظرفيت قرار گرفته و نيمه هادي نظير يک عايق عمل مي کند. (به علت اينکه هيچ الکترون آزادي در باند هدايت خود ندارد). 
اگر درجه حرارت افزايش يابد الکترون هاي لايه ظرفيت انرژي کافي کسب کرده و پيوند کو والانسي خود را شکسته وارد باند هدايت مي شوند. به مراتب اي جابه جايي باعث توليد حفره ناشي از الکترون مي گردد.
انرژي لازم براي شکستن چنين پيوندي در سيلسکن ۱٫۱(الکترون ولت) و در ژرمانيوم ۰٫۷۲ (الکترون ولت) مي‌باشد. اهميت حفره در اين است که نظير الکترون حامل جريان الکتريکي بوده و و نظير الکترون آزاد عمل مي نمايد. حال آنکه تا چندي پيش دانشمندان حفره ها را حامل جريان نمي دانستند!
هنگامي که يک پيوند از الکترون خالي شده و حفره اي در آن به وجود مي آيد در اين صورت الکترون هاي ظرفيت اتمهاي مجاور در باند ظرفيت به سادگي قادر به اشغال اين حفره هستند. الکتروني که از يک پيوند کووالانسي ديگر اين حفره را اشغال مي کند خود يک حفره بر جاي مي گذارد. بنابر اين مي توان به جاي حرکت الکترون هاي باند ظرفيت تصور نمود که در اين باند حفره ها حرکت مي نمايند. 
حرکت حفره ها بر خلاف حرکت الکترو نها مي باشد. حفره جديدي که به وجود مي آيد به نوبه خود توسط الکترون ديگري از پيوندي ديگر اشغال شده و بنابراين حفره پله به پله بر خلاف جهت الکترون حرکت مي نمايد. پس در اينجا با پديده ديگري از هدايت الکتريکي روبه رو خواهيم بود که مربوط به الکترون هاي آزاد نمي باشد. در اين صورت مي توان چنين تصور کرد که حفره در جهت عکس الکترون حرکت نموده است . بنابراين حرکت الکترون در باند ظرفيت را مي توان معادل حرکت حفره در خلاف جهت آن دانست. 
حال ميبينيم که چرا با توجه به اينکه حرکت الکترون همان حرکت حفره است از مفهمم حفره استفاده مي‌شود. با کمي دقت ملاحظه مي شود که حرکت حفره حرکت الکترون هاي باند ظرفيت بوده ولي حرکت الکترون هاي آزاد در باند هدايت صورت مي گيرد و براي بيان اين تفاوت بين حرکت الکترون در باند ظرفيت و هدايت از مفهوم حفره کمک مي گيريم. 
به عنوان مثال فرض مي شود که نيمه هادي تحت تاثير يک ميدان خارجي قرار گيرد يعني به دو سر آن ولتاژي اعمال شود در ايک صورت الکترون هاي آزاد باند هدايت که تحت تاثير نيرو هاي هسته اي اتم ها نيستند در اين باند در خلاف جهت ميدان اعمال شده حرکت خواهند نمود. انرژي اين الکترون ها در جهتي نيست که در باند هدايت قرار گيرد. ولي مي توانند در همان باند ظرفيت حرکت کرده و حفره هاي مجاور خود را اشغال نمايند. بنابر اين حرکت اين الکترون ها بيشتر از الکترو ن هاي آزاد به هسته وابسته مي باشد. در حقيقت براي هر ولتاژ اعمال شده به دو سر يک نيمه هادي يک الکترون در باند ظرفيت فاصله متوسط کو تاهتري از الکترون هاي باند هدايت را در فاصله زماني يکسان طي خواهند نمود. 
بنابر اين مي توان گفت که الکترون هاي آزاد داراي تحرک بيشتري نسبت به حفره ها هستند. به طوري که گفته شد در درجه حرارت معمولي اتاق تعدادي از پيوند هاي کو والانسي شکسته سده به ازاي شکسته شدن هر پيوند يک الکترون-حفره توليد مي شود. الکترون و حفره هر دو حامل هاي بادار مي باشد. با اعمال يک پتانسيل الکتريکي به دو سرهر قطعه اي نيمه هادي اين حامل هر دو حرکت نمود ه و جريان به وجود مي آورند. 
ديديد که اين حرکت ها در چگونکي رفتار يک نيمه هادي تا چه ميزان مي توانند موثر باشند.با پيشرفت علم و تکنولوژي استخراج کشف هر نيمه هادي جديدي انقلابي عظيم در عصر ارتباطات حاصل مي شود.
ترانزيستورها
ترانزيستور به عنوان يکي از قطعات الکترونيک  است که از مواد نيمه رسانايي مانند( سيليسيم  سيليکان( ساخته مي‌شود.
کاربرد
ترانزيستور هم در مدارات الکترونيک آنالوگ و هم در مدارات الکترونيک ديجيتال کاربردهاي بسيار وسيعي دارد. در آنالوگ مي‌توان از آن به عنوان تقويت کننده يا تنظيم کننده ولتاژ (رگولاتور) و … استفاده کرد. کاربرد ترانزيستور در الکترونيک ديجيتال شامل مواردي مانند پياده سازي مدار منطقي، حافظه، سوئيچ کردن و … مي‌شود.به جرات مي توان گفت که ترانزيستور قلب تپنده الکترونيک است.
 عملکرد
ترانزيستور از ديدگاه مداري يک عنصر سه‌پايه مي‌‌باشد که با اعمال يک سيگنال به يکي از پايه‌هاي آن ميزان جريان عبور کننده از دو پايه ديگر آن را مي‌توان تنظيم کرد. براي عملکرد صحيح ترانزيستور در مدار بايد توسط المان‌هاي ديگر مانند مقاومت‌ها و … جريان‌ها و ولتاژهاي لازم را براي آن فراهم کرد و يا اصطلاحاً آن را باياس کرد.

عتیقه زیرخاکی گنج