پیوند P-N

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:  نیمه هادی نوع n با افزودن ناخالصی‌های پنج ظرفیتی به نیمه هادی ذاتی در حالی که نیمه هادی نوع p با افزودن ناخالصی‌های سه ظرفیتی به نیمه هادی ذاتی تشکیل می‌شود.

همچنین، در نیمه هادی‌های نوع n، الکترون‌ها حامل اکثریت هستند در حالی که سوراخ‌ها حامل‌های اقلیت هستند. از سوی دیگر، در نیمه هادی‌های نوع p، حفره‌ها حامل اکثریت هستند در حالی که الکترون‌ها حامل‌های اقلیت هستند. نیمه هادی‌های نوع p و نوع n به طور جداگانه برای اهداف عملی استفاده نمی‌شوند، زیرا بار کلی نیمه هادی‌های نوع p و نوع n از نظر الکتریکی خنثی است. با این حال، هنگامی که مواد نیمه هادی نوع p و نوع n به یکدیگر متصل می‌شوند، رفتار متفاوتی دارند.

به یاد داشته باشید که اگرچه نیمه هادی نوع n دارای تعداد زیادی الکترون آزاد است، اما این الکترون‌های آزاد توسط اتم‌های پنج ظرفیتی که از نظر الکتریکی خنثی هستند ایجاد می‌شوند. بنابراین، نیمه هادی نوع n از نظر الکتریکی خنثی است. به طور مشابه، سوراخ‌های نیمه هادی نوع p توسط اتم‌های سه ظرفیتی که از نظر الکتریکی خنثی هستند ایجاد می‌شود. بنابراین، بار کلی نیمه هادی‌های نوع p نیز خنثی است.

تشکیل پیوند p-n

به طور کلی، پیوند به نقطه‌ای اطلاق می‌شود که دو یا چند چیز به هم متصل می‌شوند. به عنوان مثال، هنگامی که یک یا چند خط راه آهن به یکدیگر متصل می‌شوند، یک پیوند راه آهن تشکیل می‌شود. منطقه‌ای که در آن ریل‌ها به هم می‌رسند یا به هم می‌پیوندند، پیوند راه آهن نامیده می‌شود.

به روشی مشابه، هنگامی که یک نیمه هادی نوع n با نیمه هادی نوع p متصل می‌شود، یک پیوند p-n تشکیل می‌شود. ناحیه‌ای که نیمه هادی‌های نوع p و نوع n در آن به هم متصل می‌شوند، پیوند p-n نامیده می‌شود. همچنین به عنوان مرز بین نیمه هادی‌های نوع p و نوع n تعریف می‌شود. این پیوند p-n محبوب‌ترین وسیله نیمه هادی شناخته شده به عنوان دیود را تشکیل می‌دهد.

پیوند P-n همچنین یک بلوک اساسی برای بسیاری از وسایل الکترونیکی نیمه هادی دیگر مانند ترانزیستورها، سلول‌های خورشیدی، دیود‌های ساطع کننده نور و مدار‌های مجتمع است. اعتبار کشف پیوند p-n به راسل اوهی فیزیکدان آمریکایی از آزمایشگاه‌های بل می‌رسد.

دستگاه‌های نیمه هادی بلوک‌های اساسی همه دستگاه‌های الکترونیکی مانند رایانه ها، سیستم‌های کنترل، دستگاه خودپرداز، تلفن‌های همراه، تقویت کننده‌ها و ... هستند. دیود‌ها ساده‌ترین شکل همه دستگاه‌های نیمه هادی هستند. از کاربرد‌های مختلف دیود‌ها می‌توان به کامپیوتر، منابع تغذیه، تلویزیون، رادیو و ... اشاره کرد.

قبل از اختراع دیود نیمه هادی، لوله‌های خلاء وجود داشت که اندازه بزرگی داشتند، قدرت بیشتری می‌گرفتند، پرهزینه بودند و پر سر و صدا بودند. این مشکل با اختراع دیود نیمه هادی حل شد. دیود‌های نیمه هادی اندازه کوچک، کم هزینه و مصرف انرژی کمتری دارند.