ادوات نیم‌رسانا

ادوات نیم‌رسانا یا قطعات نیم‌رسانا (به انگلیسی: Semiconductor device) یک قطعه الکترونیکی است که از خواص ویژه الکترونیکی مواد نیم‌رسانا، عمدتاً سیلیکون، ژرمانیوم و گالیم آرسنید و همچنین نیم‌رسانای آلی بهره می‌برد.

قطعات نیم‌رسانا، در بسیاری از کاربردها جایگزینِ لامپ‌های خلاء شده‌اند. آن‌ها به‌جای استفاده از حالت گازی یا گسیل گرمایونی در خلاء، از رسانایی الکتریکی در حالت جامد استفاده می‌کنند.

قطعات نیم‌رسانا، هم به عنوان تجهیزات گسسته و هم به عنوان مدارهای مجتمع (ICها) ساخته می‌شوند. این ICها می‌توانند تنها دو جزء تا میلیاردها جزء داشته باشند. این مدارهای مجتمع روی یک لایه رسانا یا ویفر به هم پیوسته می‌شوند.

مواد نیم‌رسانا، به این دلیل مفید هستند که می‌توان رفتارشان را با افزودن ناخالصی به راحتی دستکاری کرد. به این کار آلایش یا Doping گفته می‌شود. رسانایی نیم‌رساناها می‌تواند 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 می‌توان از نیم‌رساناها حسگرهایی عالی ساخت.

یک اتصال دوقطبی n–p–n ساختار ترانزیستور

هدایت جریان در یک نیم‌رسانا از طریق الکترون‌های متحرک یا «آزاد» و حفره‌های الکترونی اتفاق می‌افتد، که به مجموع این دو "حاملان بار" گفته می شود. تعداد الکترون‌های آزاد و یا حفره‌ها درون نیم‌رسانا با ناخالص سازی آن با یک نسبت کوچک از یک ناخالصی اتمی (برای مثال توسط فسفر یا بور) بسیار زیاد افزایش پیدا می‌کند.

اگر در یک نیم‌رسانا تعداد حفره‌ها بیشتر از الکترون‌ها باشد به آن نیم‌رسانای نوع-P گفته می‌شود (P به نشانه Positive یا بار الکتریکی مثبت است) و اگر تعداد الکترون‌ها بیشتر از حفره‌ها باشد به آن نیم‌رسانای نوع-n گفته می‌شود (n نشانه Negative و به معنای بار الکتریکی منفی است). اکثر حاملان بار آزاد حاوی بار منفی هستند.

در هنگام ساخت نیم‌رساناها محل و تمرکز آلاینده‌های نوع-P یا نوع-n را دقیقاً کنترل می‌کنند. از اتصال نیم‌رسانای نوع n با نوع p، اتصال p-n ساخته می‌شود.