Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Semiconductor
Pendahuluan
Semikondokito jẹ́ ohun èlò kan tí ó ní agbára ìṣiṣẹ́ iná mànàmáná láàárín ti olùdarí (bíi bàbà) àti insulator (bíi gíláàsì). Ní ayé òde òní, àwọn semikondokito kó ipa pàtàkì nítorí pé wọ́n ni àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ tí a lò láti ṣe onírúurú ẹ̀rọ itanna, títí bí diode, transistors, àti integrated circuits (ICs). Àpilẹ̀kọ yìí yóò gbé àwọn àpẹẹrẹ díẹ̀ kalẹ̀ ti àwọn ìṣòro semikondokito láti ran àwọn òǹkàwé lọ́wọ́ láti ní òye jíjinlẹ̀ nípa kókó yìí.
1. Ìṣètò Kírísítà Semiconductor
Ìbéèrè: Ṣàlàyé ìṣètò kristali ti silikoni semiconductors àti ipa ti ìṣètò yìí lórí àwọn ànímọ́ iná mànàmáná wọn.
Ìjíròrò: Àwọn semiconductors silicon ní ìṣètò kristali tí a mọ̀ sí diamond cubic crystal. Nínú ìṣètò yìí, átọ̀mù silicon kọ̀ọ̀kan so pọ̀ mọ́ àwọn átọ̀mù silicon mẹ́rin tí ó wà nítòsí, èyí tí ó ń ṣe ìsopọ̀ tí ó dúró ṣinṣin. Èyí ṣàlàyé ìdí tí silikoni mímọ́ kò fi ní agbára ìdarí iná mànàmáná ní iwọ̀n otútù yàrá.
A le mu agbara itanna ti silikoni pọ si nipa fifi awọn ohun ti ko ni nkan kun (doping). Fun apẹẹrẹ, fifi phosphorus (doping iru n) kun yoo ṣe afikun awọn elekitironi ọfẹ, lakoko ti fifi boron (doping iru p) kun yoo ṣẹda awọn ihò ti o ṣiṣẹ bi awọn gbigbe agbara rere.
2. Dídínkù Semiconductor
Ìbéèrè: Ṣàlàyé ìyàtọ̀ láàárín doping irú n àti doping irú p àti ipa wọn lórí conductivity semiconductor.
Ìjíròrò: Doping jẹ́ ìlànà fífi àwọn ohun àìmọ́ kún semiconductor láti yí àwọn ànímọ́ iná mànàmáná rẹ̀ padà. Nínú doping irú n-type, àwọn átọ̀mù àìmọ́ tí a fi kún sábà máa ń ní àwọn elektron valence púpọ̀ ju àwọn átọ̀mù silicon lọ (fún àpẹẹrẹ, phosphorus pẹ̀lú àwọn elektron valence márùn-ún). Àwọn elektron afikún wọ̀nyí di elektron ọ̀fẹ́ tí ó lè ṣe àfikún sí conductivity iná mànàmáná, nípa bẹ́ẹ̀ wọ́n ń mú kí conductivity ohun èlò náà pọ̀ sí i.
Ní ìyàtọ̀ sí èyí, nínú ìtọ́jú p-type doping, àwọn átọ̀mù àìmọ́ ní àwọn elektron valence díẹ̀ ju silicon lọ (fún àpẹẹrẹ, boron ní elektron valence mẹ́ta). Àìsí àwọn elektron valence ń ṣẹ̀dá àwọn ihò tí ó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tí ń gbé agbára ìdènà rere. Àwọn ihò wọ̀nyí ń mú kí agbára ìdènà pọ̀ sí i nípa jíjẹ́ kí agbára ìdènà kọjá láàárín kristali náà.
3. Ààlà ìdènà àti ìfàmọ́ra
Ìbéèrè: Ṣàlàyé kí o sì ṣàlàyé èrò àlà ìpele àti bí ó ṣe ní ipa lórí ìfàmọ́ra iná mànàmáná ti àwọn semiconductors.
Ìjíròrò: Ààlà ìpele ni agbára tí a nílò láti gbé àwọn elekitironi láti inú ààlà valence sí ààlà ìkọjá. Àwọn Semiconductors ní ààlà ìpele kékeré ju àwọn insulators lọ, ṣùgbọ́n wọ́n tóbi ju àwọn conductors lọ.
Nínú àwọn semiconductors, nígbà tí àwọn elekitironi bá gba agbára tó (fún àpẹẹrẹ, láti inú ooru tàbí àwọn photon), wọ́n lè fò sí àlà ìpele ìpele náà sí àlà ìpele ...
– Àwọn amúṣẹ́dá Semiconductors pẹ̀lú àwọn àlàfo ìdè kékeré (bíi silicon, pẹ̀lú àlàfo ìdè ti ~1.1 eV) ń ṣe ìṣàn omi ní irọ̀rùn ní àwọn iwọ̀n otútù tí ó lọ sílẹ̀.
– Àwọn amúṣẹ́dá Semiconductors tí wọ́n ní àlàfo ìpele ńlá (bíi gallium arsenide, pẹ̀lú àlàfo ìpele ti ~1.4 eV) nílò agbára púpọ̀ láti di amúṣẹ́dá, ṣùgbọ́n wọ́n lè ṣiṣẹ́ dáadáa jù nínú àwọn ohun èlò bíi diode tí ń yọ ìmọ́lẹ̀ (LEDs).
4.Transistor
Ibeere: Kini transistor ati bawo ni o ṣe n ṣiṣẹ ninu awọn ohun elo itanna?
Ìjíròrò: Transistor jẹ́ èròjà semiconductor tí a ń lò láti mú kí àwọn àmì ẹ̀rọ itanna pọ̀ sí i tàbí yí padà. Oríṣi transistor méjì ló wọ́pọ̀: bipolar junction transistor (BJTs) àti field-effect transistor (FETs).
Nínú BJT kan, àwọn ìpele mẹ́ta ti irú p àti irú n ló wà tí a ṣètò (npn tàbí pnp). Iná iná mànàmáná tí ó ń wọ inú ìpìlẹ̀ (B) ló ń darí ìṣàn lọ́wọ́lọ́wọ́ láàrín olùkójọpọ̀ (C) àti emitter (E). Ní àkókò kan náà, nínú FET kan, fóltéèjì tí a lò sí ẹnu ọ̀nà (G) ló ń darí ìṣàn lọ́wọ́lọ́wọ́ láàrín ìṣàn ọwọ́ (D) àti orísun (S).
Àwọn transistors gba àfikún àmì láàyè nítorí pé àwọn àyípadà kékeré nínú ìtẹ̀wọlé (ìpìlẹ̀ tàbí ẹnu ọ̀nà) lè fa àwọn àyípadà ńlá nínú ìjáde (collector-emitter tàbí drain-source). Èyí mú kí àwọn transistors ṣe pàtàkì nínú àwọn ẹ̀rọ itanna, títí kan àwọn amplifiers àti logic circuits.
5. Diode
Ìbéèrè: Kí ni iṣẹ́ diode àti báwo ni ó ṣe ń ṣiṣẹ́?
Ìjíròrò: Dóódì jẹ́ èròjà semiconductor kan tí ó ń jẹ́ kí iná mànàmáná máa ṣàn ní ìtọ́sọ́nà kan ṣoṣo. Dóódì kan ní ìsopọ̀ p-n, èyí tí ó jẹ́ ìsopọ̀ láàárín àwọn ohun èlò irú p àti n. Nígbà tí a bá lo fóódì sí ìtọ́sọ́nà síwájú (anode sí cathode), iná lè ṣàn ní irọ̀rùn. Ṣùgbọ́n, tí a bá lo fóódì sí ìtọ́sọ́nà ìyípadà (cathode sí anode), agbára gíga yóò dènà ìṣàn iná.
Èyí mú kí àwọn diode wúlò gan-an nínú àwọn ohun èlò bíi àtúnṣe (èyí tí ó yí ìṣàn alternating current padà sí direct current), ààbò circuit, àti yíyí àmì padà.
6. Lilo awọn Semiconductors ninu Itanna
Ìbéèrè: Dárúkọ àwọn ohun èlò díẹ̀ tí a fi ń lo àwọn semiconductors nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní, kí o sì ṣàlàyé iṣẹ́ wọn.
Ìjíròrò: A ń lo àwọn Semiconductors nínú onírúurú àwọn ohun èlò ìmọ̀-ẹ̀rọ òde-òní, títí bí:
– Àwọn Microprocessors àti Ìrántí: Lílo àwọn transistors nínú àwọn iyika tí a ti sopọ̀ mọ́ ara wọn (ICs) gba láàyè láti ṣẹ̀dá àwọn microprocessors àti àwọn chips ìrántí tí ó díjú gidigidi tí ó sì gbéṣẹ́.
– Àwọn sensọ̀: Àwọn sensọ̀ Semiconductor lè ṣàwárí onírúurú àwọn pàrámítà ti ara bíi ìmọ́lẹ̀ (photodiodes), iwọ̀n otútù (thermistors), àti titẹ (piezoelectric sensors).
– Diode tí ń tú ìmọ́lẹ̀ jáde (LED): Àwọn semiconductors kan lè tú ìmọ́lẹ̀ jáde nígbà tí iná mànàmáná bá ń ṣàn kọjá wọn, èyí tí a ń lò nínú àwọn ìfihàn, ìmọ́lẹ̀, àti àwọn àmì.
– Àwọn Sẹ́ẹ̀lì Oòrùn: Àwọn amúṣẹ́dá bíi sílíkọ́nì máa ń ṣẹ̀dá ìṣàn iná mànàmáná nígbà tí oòrùn bá fara hàn, èyí tí a máa ń lò nínú àwọn pánẹ́lì oòrùn láti mú agbára iná mànàmáná jáde.
Penutup
Lílóye àwọn èrò ìpìlẹ̀ ti àwọn semiconductors àti onírúurú àwọn ìṣòro àpẹẹrẹ tí a jíròrò yóò ran àwọn òǹkàwé lọ́wọ́ láti mọ kókó ọ̀rọ̀ àti ìlò àwọn semiconductors nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní. A retí pé àpilẹ̀kọ yìí yóò fúnni ní òye jíjinlẹ̀ nípa àwọn iṣẹ́, àwọn ìlànà iṣẹ́, àti pàtàkì àwọn semiconductors nínú ayé àwọn ẹ̀rọ itanna.
