Хагас дамжуулагч

Чөлөөт нэвтэрхий толь — Википедиагаас
Харайх: Удирдах, Хайлт

Хагас дамжуулагч (ХД) материалууд нь цахилгаан сайн дамжуулдаг дамжуулагч ба цахилгаан дамжуулдаггүй тусгаарлагч хоёрын дундах саармаг шинж чанарыг үзүүлдэг материал юм. ХД-ийн цахилгаан дамжуулах чадвар нь орчны цахилгаан орон болон дулаанаас шалтгаалан өөрчлөгдөж байдаг. Энэ шинж чанарт нь тулгуурлан диод, транзистор, нарны зай, гэрэл мэдрэгч гэх мэт электроникийн суурь элементүүд нь ХД материалуудаар хийгддэг.

Метал дамжуулагчид электроний урсгал дангаараа цахилгаан дамжуулдаг бол, хагас дамжуулагчийн хувьд сөрөг цэнэгтэй электроноос гадна эерэг цэнэгтэй "нүх"-ний урсгал ч гэсэн цахилгаан дамжуулалтанд оролцоно. Нүх нь электронтой адил, хагас дамжуулагч дундуур чөлөөтэй хөдлөх боломжтой тул нүхний урсгал нь эерэг цэнэгтэй цахилгаан урсгалыг бий болгоно.

Хагас дамжуулагч үндсэн материал нь үелэх системийн 4-р бүлгийн элементүүд болох цахиур, германи болон бусад олон төрлийн нийлмэл материалуудууд GaN, InGaAs, SiC зэрэг юм.

Шинж чанар[засварлах | edit source]

Дамжуулагч, ХД, тусгаарлагч гурвын цахилгаан дамжуулах чадвар нь энергийн бүсийн бүтэцтэй нь нягт холбоотой. Дан атом дахь электрон нь тодорхой хэдэн тасралттай энергийн утгыг л авч болдог. Харин маш олон атомууд хоорондоо холбогдон метал, ХД мэтийн хатуу биет үүсгэх үед, тэдгээрийн энергийн түвшингүүд ч гэсэн маш олноороо хоорондоо холбогдон хэд хэдэн энергийн мужийг үүсгэнэ. Гэвч биетийн атомын бүтцээс шалтгаалан эдгээр энергийн мужуудын хооронд завсар үүсэх ба үүнийг хориотой бүс гэнэ. Өөрөөр хэлбэл хориотой бүс нь электрон энергийн авч болохгүй утгийн муж юм.

Электрон агуулах хамгийн өндөр энергийн мужийг валентын бүс гэх ба металын хувьд валентийн бүс нь тал дунд хүртлээ электроноор дүүрсэн байна. Иймд, валентын бүс дэх электронууд чөлөөтэй хөдөлж цахилгаан гүйдлийг сайн дамжуулна. Харин ХД болон тусгаарлагчийн хувьд, валентын бүс нь сул зайгүй болтлоо электроноор дүүрсэн байна. Энэ хэвээрээ бол эдгээр материалуудад чөлөөтэй электрон байхгүй болж цахилгаан гүйдэл дамжихгүй. Гэвч валентын бүсийн дээрх хориотой бүс нь ХД-д харьцангүй нам байдаг учир, валентын бүсээс цөөн тооны элетронууд дулаан болон гэрлийн энергээр хориотой бүсийг гаталж дээд талын хоосон энергийн бүсэд орж ирнэ. Энэ бүсийг дамжуулалтын бүс гэнэ. Энэ үед валентын бүсэд эдгээр электроны оронд адил тооны нүх үүсэх ба дамжуулалтын бүс дэх электрон, валентын бүс дэх нүхнүүд нь ХД дотор чөлөөтэй хөдөлж цахилгаан дамжуулна.