Дотоод ба гадаад хагас дамжуулагч
Орчин үеийн электроник нь нэг төрлийн материал болох хагас дамжуулагч дээр суурилж байгаа нь гайхалтай. Хагас дамжуулагч нь дамжуулагч ба тусгаарлагчийн хооронд завсрын дамжуулалттай материал юм. Хагас дамжуулагч материалыг 1940-өөд онд хагас дамжуулагч диод ба транзисторыг зохион бүтээхээс өмнө электроникийн салбарт ашиглаж байсан боловч үүний дараа хагас дамжуулагч нь электроникийн салбарт өргөн хэрэглээтэй болсон. 1958 онд Техасын Жек Килби нэгдсэн хэлхээг зохион бүтээсэн нь электроникийн салбарт хагас дамжуулагчийн хэрэглээг урьд өмнө байгаагүй өндөр түвшинд хүргэсэн юм.
Байгалиасаа хагас дамжуулагч нь чөлөөт цэнэг зөөгчөөс болж цахилгаан дамжуулах шинж чанартай байдаг. Хагас дамжуулагчийн шинж чанарыг байгалиас нь харуулдаг ийм хагас дамжуулагч материалыг дотоод хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Дэвшилтэт электрон эд ангиудыг хөгжүүлэхийн тулд хагас дамжуулагчийг илүү сайн дамжуулах материал эсвэл элементүүдийг нэмж, хагас дамжуулагч материал дахь цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоог нэмэгдүүлсэн. Ийм хагас дамжуулагчийг гадны хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг.
Өөрийн хагас дамжуулагчийн талаар дэлгэрэнгүй
Аливаа материалын цахилгаан дамжуулах чанар нь дулааны хутгалтын нөлөөгөөр дамжуулагч зурваст ялгарсан электронуудаас шалтгаална. Хагас дамжуулагчийн хувьд ялгарах электронуудын тоо металлынхаас харьцангуй бага, харин тусгаарлагчийнхаас их байдаг. Энэ нь материалаар дамжих гүйдлийг маш хязгаарлагдмал дамжуулах боломжийг олгодог. Материалын температур нэмэгдэхэд дамжуулагчийн зурваст илүү олон электрон орж ирдэг тул хагас дамжуулагчийн дамжуулалт нэмэгддэг. Хагас дамжуулагчд хоёр төрлийн цэнэг зөөгч байдаг бөгөөд эдгээр нь валентын зурваст ялгардаг электронууд ба хоосон орбиталууд бөгөөд үүнийг ихэвчлэн нүх гэж нэрлэдэг. Хагас дамжуулагч дахь нүх ба электронуудын тоо тэнцүү байна. Нүх ба электрон хоёулаа одоогийн урсгалд хувь нэмэр оруулдаг. Потенциал ялгааг хэрэглэх үед электронууд дээд потенциал руу, нүхнүүд доод потенциал руу шилжинэ.
Хагас дамжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг олон материал байдаг бөгөөд зарим нь элемент, зарим нь нэгдлүүд байдаг. Цахиур, герман нь хагас дамжуулагч шинж чанартай элементүүд бол галлиум арсенид нь нэгдэл юм. Ерөнхийдөө IV бүлгийн элементүүд болон III ба V бүлгийн элементүүд болох Галийн арсенид, Хөнгөн цагаан фосфид, Галлийн нитрид зэрэг нэгдлүүд нь хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг.
Гадны хагас дамжуулагчийн талаар дэлгэрэнгүй
Өөр өөр элементүүдийг нэмснээр хагас дамжуулагчийн шинж чанарыг сайжруулж илүү их гүйдэл дамжуулах боломжтой. Нэмэх процессыг допинг гэж нэрлэдэг бол нэмсэн материалыг хольц гэж нэрлэдэг. Бохирдол нь материалын доторх цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тоог нэмэгдүүлж, илүү сайн дамжуулах боломжийг олгодог. Нийлүүлсэн тээвэрлэгчээс хамааран хольцыг хүлээн авагч ба донор гэж ангилдаг. Донорууд нь торонд холбогдоогүй электронуудтай материалууд бөгөөд хүлээн авагч нь торонд нүх үлдээдэг материалууд юм. IV бүлгийн хагас дамжуулагчийн хувьд III бүлгийн Бор, Хөнгөн цагааны элементүүд хүлээн авагч, V бүлгийн фосфор, хүнцэл нь донорын үүрэг гүйцэтгэдэг. II-V бүлгийн нийлмэл хагас дамжуулагчийн хувьд селен, теллури нь донорын үүргийг гүйцэтгэдэг бол бериллий, цайр, кадми нь хүлээн авагчийн үүргийг гүйцэтгэдэг.
Хэрэв олон тооны хүлээн авагч атомуудыг хольц болгон нэмбэл нүхний тоо нэмэгдэж, материал нь өмнөхөөсөө илүү эерэг цэнэг зөөгчтэй болно. Тиймээс хүлээн авагчийн хольцтой хагас дамжуулагчийг эерэг төрөл эсвэл P хэлбэрийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Үүнтэй адилаар материалд илүү их электрон үлдээдэг донорын хольцтой хагас дамжуулагчийг сөрөг төрөл эсвэл N хэлбэрийн хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг.
Хагас дамжуулагчийг янз бүрийн төрлийн диод, транзистор болон холбогдох эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Лазер, фотоволтайк эсүүд (Нарны зай) болон фото мэдрэгчүүд мөн хагас дамжуулагч ашигладаг.
Дотоод болон гадаад хагас дамжуулагчийн ялгаа нь юу вэ?
