اثر میدان (نیم رسانا). در فیزیک، اثر میدان ( به انگلیسی: Field effect ) به مدولاسیون رسانندگی الکتریکی یک ماده با اعمال میدان الکتریکی خارجی اشاره دارد.
در یک فلز، چگالی الکترونی که به میدان های اعمال شده پاسخ می دهد به قدری زیاد است که یک میدان الکتریکی خارجی تنها می تواند در فاصله بسیار کوتاهی به داخل ماده نفوذ کند. با این حال، در یک نیم رسانا، چگالی کمتر الکترون ها ( و احتمالاً حفره ها ) که می توانند به یک میدان اعمال شده پاسخ دهند، به اندازه ای کوچک است که میدان می تواند تا حد زیادی به درون ماده نفوذ کند. این نفوذ میدان رسانایی نیم رسانا را در نزدیکی سطح آن تغییر می دهد و اثر میدان نامیده می شود. اثر میدان زیربنای عملکرد دیود شاتکی و ترانزیستورهای اثر میدان، به ویژه ماسفت، جِی فت و مِسفت است. [ ۱]
تغییر رسانایی سطحی به این دلیل اتفاق می افتد که میدان اعمال شده سطوح انرژی موجود برای الکترون ها را تا اعماق قابل توجهی از سطح تغییر می دهد و به نوبه خود اشغال سطوح انرژی در ناحیه سطح را تغییر می دهد. یک رفتارای معمولی چنین اثراتی براساس نمودار خمش - نواری است که موقعیت انرژی لبه های نوار را به عنوان تابعی از عمق ماده نشان می دهد.
مثال در شکل، سطح فرمی را در مواد حجیم فراتر از محدوده میدان اعمال شده به صورت نزدیک به لبه باند ظرفیت نشان می دهد. این موقعیت برای سطح اشغال با وارد کردن ناخالصی ها به نیمه هادی تنظیم می شود. در این مورد، ناخالصی ها به اصطلاح پذیرنده هایی هستند که الکترون ها را از نوار ظرفیت جذب می کنند که بار منفی دارند، یون های بی حرکتی که در مواد نیم رسانا جاسازی شده اند. الکترون های حذف شده از سطوح نوار ظرفیت کشیده می شوند و جای خالی یا حفره هایی در نوار ظرفیت باقی می گذارند. خنثی بودن بار در ناحیه بدون میدان غالب است زیرا یک یون پذیرنده منفی کمبود مثبتی را در ماده میزبان ایجاد می کند: حفره عدم وجود الکترون است، مانند یک بار مثبت رفتار می کند. درجایی که هیچ میدانی وجود ندارد، خنثایی به دست می آید زیرا یون های گیرنده منفی دقیقاً حفره های مثبت را متعادل می کنند.
در ادامه خمش نوار توضیح داده شده است. یک بار مثبت در سمت چپ عایق قرار می گیرد ( به عنوان مثال با استفاده از یک الکترود فلزی «گیت» ) . در عایق هیچ باری وجود ندارد بنابراین میدان الکتریکی ثابت است و منجر به تغییر خطی ولتاژ در این ماده می شود. در نتیجه، نوارهای هدایت و ظرفیت عایق خطوط مستقیمی در شکل هستند که با شکاف انرژی بزرگ عایق ازهم جداشده اند.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفدر یک فلز، چگالی الکترونی که به میدان های اعمال شده پاسخ می دهد به قدری زیاد است که یک میدان الکتریکی خارجی تنها می تواند در فاصله بسیار کوتاهی به داخل ماده نفوذ کند. با این حال، در یک نیم رسانا، چگالی کمتر الکترون ها ( و احتمالاً حفره ها ) که می توانند به یک میدان اعمال شده پاسخ دهند، به اندازه ای کوچک است که میدان می تواند تا حد زیادی به درون ماده نفوذ کند. این نفوذ میدان رسانایی نیم رسانا را در نزدیکی سطح آن تغییر می دهد و اثر میدان نامیده می شود. اثر میدان زیربنای عملکرد دیود شاتکی و ترانزیستورهای اثر میدان، به ویژه ماسفت، جِی فت و مِسفت است. [ ۱]
تغییر رسانایی سطحی به این دلیل اتفاق می افتد که میدان اعمال شده سطوح انرژی موجود برای الکترون ها را تا اعماق قابل توجهی از سطح تغییر می دهد و به نوبه خود اشغال سطوح انرژی در ناحیه سطح را تغییر می دهد. یک رفتارای معمولی چنین اثراتی براساس نمودار خمش - نواری است که موقعیت انرژی لبه های نوار را به عنوان تابعی از عمق ماده نشان می دهد.
مثال در شکل، سطح فرمی را در مواد حجیم فراتر از محدوده میدان اعمال شده به صورت نزدیک به لبه باند ظرفیت نشان می دهد. این موقعیت برای سطح اشغال با وارد کردن ناخالصی ها به نیمه هادی تنظیم می شود. در این مورد، ناخالصی ها به اصطلاح پذیرنده هایی هستند که الکترون ها را از نوار ظرفیت جذب می کنند که بار منفی دارند، یون های بی حرکتی که در مواد نیم رسانا جاسازی شده اند. الکترون های حذف شده از سطوح نوار ظرفیت کشیده می شوند و جای خالی یا حفره هایی در نوار ظرفیت باقی می گذارند. خنثی بودن بار در ناحیه بدون میدان غالب است زیرا یک یون پذیرنده منفی کمبود مثبتی را در ماده میزبان ایجاد می کند: حفره عدم وجود الکترون است، مانند یک بار مثبت رفتار می کند. درجایی که هیچ میدانی وجود ندارد، خنثایی به دست می آید زیرا یون های گیرنده منفی دقیقاً حفره های مثبت را متعادل می کنند.
در ادامه خمش نوار توضیح داده شده است. یک بار مثبت در سمت چپ عایق قرار می گیرد ( به عنوان مثال با استفاده از یک الکترود فلزی «گیت» ) . در عایق هیچ باری وجود ندارد بنابراین میدان الکتریکی ثابت است و منجر به تغییر خطی ولتاژ در این ماده می شود. در نتیجه، نوارهای هدایت و ظرفیت عایق خطوط مستقیمی در شکل هستند که با شکاف انرژی بزرگ عایق ازهم جداشده اند.

wiki: اثر میدان (نیم رسانا)