قطعات نیم رسانا

افزاره های نیم رسانا ( به انگلیسی: Semiconductor device ) یا ادوات نیم رسانا یا قطعات نیم رسانا یک قطعه الکترونیکی است که از خواص ویژه الکترونیکی مواد نیم رسانا، عمدتاً سیلیکُن، ژرمانیوم و گالیم آرسنید و همچنین نیم رسانای آلی بهره می برد.
قطعات نیم رسانا، در بسیاری از کاربردها جایگزینِ لامپ های خلاء شده اند. آن ها به جای استفاده از حالت گازی یا گسیل گرمایونی در خلاء، از رسانایی الکتریکی در حالت - جامد استفاده می کنند.
قطعات نیم رسانا، هم به عنوان تجهیزات گسسته و هم به عنوان مدارهای مجتمع ( ICها ) ساخته می شوند. این آی سی ها می توانند تنها دو جزء تا میلیاردها جزء داشته باشند. این مدارهای مجتمع روی یک لایه رسانا یا ویفر به هم پیوسته می شوند.
مواد نیم رسانا، به این دلیل مفید هستند که می توان رفتارشان را با افزودن ناخالصی به راحتی دستکاری کرد. به این کار آلایش یا دوپینگ گفته می شود. رسانایی نیم رساناها می تواند با قرار گرفتن در یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی، قرارگیری در معرض نور یا گرما یا توسط تغییر شکل مکانیکی یک شبکه سیلیکون تک - کریستال آلاینده کنترل گردد؛ درنتیجه می توان از نیم رساناها حسگرهایی عالی ساخت.
رسانش جریان در یک نیم رسانا از طریق الکترونهای متحرک یا «آزاد» و حفره های الکترونی اتفاق می افتد، که به مجموع این دو «حامل های بار» گفته می شود. تعداد الکترون های آزاد یا حفره ها درون نیم رسانا با آلایش آن با یک نسبت کوچک از یک ناخالصی اتمی ( برای مثال توسط فسفر یا بور ) بسیار زیاد افزایش پیدا می کند.
اگر در یک نیم رسانا تعداد حفره ها بیشتر از الکترون ها باشد به آن نیم رسانای نوع - P گفته می شود ( P به نشانه مثبت ( به انگلیسی: Positive ) یا بار الکتریکی مثبت است ) و اگر تعداد الکترون ها بیشتر از حفره ها باشد به آن نیم رسانای نوع - n گفته می شود ( n نشانه منفی ( به انگلیسی: Negative ) و به معنای بار الکتریکی منفی است ) . اکثر حامل های بار آزاد دارای بار منفی هستند.
درهنگام ساخت نیم رساناها محل و غلظت آلاینده های نوع - p یا نوع - n را دقیقاً کنترل می کنند. از اتصال نیم رسانای نوع n با نوع p، پیوند p - n ساخته می شود.
یک دیود نیم رسانا، قطعه ای است که معمولاً از یک تک - پیوند p_n ساخته شده است. در اتصال یک نیم رسانا نوع - p و نوع - n، یک ناحیه تخلیه تشکیل می دهند، جایی که رسانش جریان توسط حامل های اقلیت بار الکتریکی متحرک مهار شده است. زمانی که قطعه، بایاس مستقیم ( به انگلیسی: forward bias ) است ( جانب - p در پتانسیل الکتریکی بالاتری نسبت به جانب - n متصل شده است ) ناحیه تخلیه کاسته شده و می تواند جریان قابل توجهی از دیود عبورکند، درحالی که وقتی دیود بایاس معکوس ( به انگلیسی: reverse bias ) است، ناحیه تخلیه گسترده ترشده و بدین ترتیب فقط می تواند جریان بسیار کمی از دیود عبورکند.