نیمرسانا
مادهای که دارای رسانایی الکتریکی بینابینی نسبت به رسانا و عایق است / From Wikipedia, the free encyclopedia
نیمرسانا[1] یا نیمهرسانا یا نیمههادی (به انگلیسی: Semiconductor) عنصری است که رسانایی الکتریکی آن، چیزی بین رسانا (مانند مس) و عایق الکتریکی (مانند شیشه) باشد.[2] مقاومت الکتریکی نیمرسانا برخلاف فلزات، با افزایش دما کاهش مییابد. رسانایی این مواد را میتوان با افزایش دقیق و کنترلشده آلایندهها تغییر داد، که به این فرایند، دوپینگ یا آلایش گفته میشود.
رسانایی نیمرساناها در دمای اتاق چیزی بین رسانایی فلزات و نارساناها است. مرز نارساناها و نیمرساناها، با پهنای کاف نواری تعیین میشود. رسانایی جامدات معیار خوبی برای قضاوت نیست چرا که ممکن است یک ماده در اثر افزایش دما، رسانایی پایین، متوسط یا بالایی از خود نشان دهد. مقدار شکاف باند و رسانایی که مبنای تعیین یک جامد به عنوان نیمرسانا یا نارسانا قرار گیرد، به کاربرد آن جامد بستگی دارد. نیمرساناها به دو نوع نیمرسانای ذاتی و غیرذاتی تقسیم میشوند.
نیمرساناها در دنیای امروز نقشی اساسی دارند، و تقریباً همه دستگاههایی که استفاده میکنیم، مانند گوشیهای همراه، تبلتها، رایانهها، رادیوها و … به آنها وابستهاند.[3]
نیمرساناها، خواص جالبی دارند. برای مثال، عبور دادن جریان تنها از یک سمت، داشتن مقاومت الکتریکی متغیر، و حساسیت به نور یا گرما. به دلیل اینکه میتوان رسانایی نیمرساناها را با فرایند آلایش تغییر داد، میتوان از آنها در کاربردهای تقویتکننده، قطع و وصل جریان (کلیدزنی)، و تبدیل انرژی استفاده کرد.
از نیمرساناها برای ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و … استفاده میشود. پیدایش نیمرساناها در الکترونیک، انقلابی در این علم به پا کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای آن است.
دانش نوین ما از خواص مواد نیمرسانا در حیطه فیزیک کوانتوم و نحوه حرکت حاملهای بار در ساختار بلوری است.[4] آلایش، تعداد حاملان بار درون ساختار بلوری را افزایش میدهد. وقتی یک نیمرسانای آلاییده، تعداد بیشتری حفره نسبت به الکترون دارد به آن نیمرسانای نوع p (به معنای positive یا مثبت) گفته میشود. اگر تعداد الکترونها بیشتر از حفرهها باشد به آن نیمرسانای نوع n (به معنای negative یا منفی) گفته میشود.
صنعت نیمرساناها یکی از صنایع رقابتی و پولساز در دنیاست. پیشبینی میشود بازار جهانی این صنعت در سال ۲۰۱۸ رقمی بالغ بر ۴۷۷٫۹۴ میلیارد دلار باشد.[5] بزرگترین تولیدکننده تراشه در حال حاضر شرکت سامسونگ میباشد که سهم بازار آن در سال ۲۰۱۸ برابر ۷۵٫۸۵ میلیارد دلار بودهاست.[5] سامسونگ، اینتل، اسکی هاینیکس، تیاسامسی و مایکرون بزرگترین تولیدکنندگان چیپ در دنیا هستند.[6] بزرگترین کشورهای تولیدکننده نیمرساناها به ترتیب ایالات متحده، کره جنوبی، ژاپن، اتحادیه اروپا، تایوان و چین هستند.[7]