საშინაო დავალება N2 ფიზიკაში მე-10 კლასის მოსწავლეებისათვის ელექტრული დენი ნახევარგამტარში

ელექტრული დენი ნახევარგამტარში
                   
კუთრი ელექტრული წინაღობის მნიშვნელობების მიხედვით ნახევარგამტარები შუალედურ ადგილს იკავებენ კარგ გამტარებსა და დიელექტრიკებს შორის. ნახევარგამტარებს ეკუთვნის მრავალი ქიმიური ელემენტი (გერმანიუმი, სილიციუმი, სელენი, ტელური, დარიშხანი და სხვა), შენადნობების და ქიმიური ნაერთების  უზარმაზარი რაოდენობა. ჩვენი გარმომცველი სამყაროს თითქმის ყველა არაორგანული ნივთიერება ნახევარგამტარია. ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ნახევარგამტარი სილიციუმია, რომელის დედამიწის ქერქის 30 % შეადგენს.
                

   ნახევარგამტარის გამტარობას, რომელიც განპირობებულია მასში თავისუფალი ელექტრონების არსებობით, ელექტრონული გამტარობა ეწოდება.
   იონებსა და ატომებს შორის სავალენტო ელექტრონების გაცვლას მივყავართ ნახევარგამტარში დადებითი იონების განუწყვეტლივ ქაოსურ მოძრაობამდე. იმ ადგილს, სადაც ატომის ადგილას გაჩნდა დადებითი იონი, ხვრელი უწოდეს.
 
ნახევარგამტარში არის მუხტის ორი ტიპის გადამტანი: ელექტრონი და ხვრელი, ამიტომ ნახევარგამტარს ახასიათებს არა მარტო ელექტრონული, არამედ  ხვრელური გამტარობაც. ამგვარად, ელეტრული დენი ნახევარგამტარში წარმოადგენს ელეტრონებისა და ხვრელების მიმართულ მოძრაობას.  მინარევების უმნიშვნელო რაოდენობაც კი მკვეთრად ცვლის ნახევარ გამტარის თვისებებს.

     ნახევარგამტარში მინარევების არსებობისას  საკუთარ გამტარობასთან ერთად იქმნება დამატებითი მინარევული გამტარობა.
  იმ მინარევს, რომელიც ადვილად გასცემს ელექტრონებს და ადიდებს თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობას , დონორული  (გამცემი) მინარევი ეწოდება.
   ნახევარგამტარებს, რომლებსაც დონორული მინარევი აქვთ, ელექტრონების დიდი რაოდენობა გააჩნიათ. მათ n -ტიპის ნახევარ გამტარებიც ეწოდებათ. ამ ტიპის ნახევარ გამტარში მუხტის ძირითადი გადამტანები ელექტრონებია, ხვრელები კი არა ძირითადი.
   სუფთა ნახევარგამტარში იმ მინარევის შეტანისას, რომელსაც მეზობელ ატომებთან ნორმალური წყვილ - ელექტრონული კავშირის დასამყარებლად აკლია ელექტრონი, წარმოიქმნება ხვრელი. ჭარბი ხვრელების რაოდენობა მინარევის  ატომთა რაოდენობის ტოლია. ამგვარ მინარევს აქცეპტორული ( მიმღები ) მინარევი ეწოდება.
   ნახევარგამტარებს, რომლებსაც ხვრელური გამტარობა უფრო მეტი აქვთ ელექტრონულთან შედარებით p-ტიპის ნახევარგამტარები ეწოდება.  P- ტიპის გამტარებში მუხტის ძირითადი გადამტანები ხვრელებია.
   ნახევარგამტარის კრისტალში მინარევების სათანადო შეტანით გავხადოთ მისი ერთი ნაწილი P , ხოლო მეორე n- ტიპის ნახევარგამტარად, სხვადასხვა ტიპის ორი ნახევარგამტარის კონტაქტს p-n გადასვლა ეწოდება.  

საკმარისია სუფთა ნახევარგამტარში შევიტანოთ სხვა ქიმიური ელემენტები მცირე რაოდენობით, რომ გაჩნდება ელექტრონების ან ხვრელების ჭარბი რაოდენობა.

ნახევარგამტარების დამზადება არ არის ადვილი, მთავარი სიძნელე ნივთიერების გასუფთავებაა. მაგალითად, ნახევარგამტარული კრისტალური ელემენტი გერმანიუმი ისეთ გასუფთავებას მოითხოვს, რომლის დროსაც მის მილიონ ატომზე სხვა ნივთიერების ერთ ატომზე მეტი არ უნდა მოდიოდეს. გასუფთავება საჭიროა იმისთვის, რომ გერმანიუმმა შეძლოს კოვალენტური ბმების დამყარება. ნახევარგამტარი რომ გაწმინდონ, შეიძლება ჯერ გაადნონ იგი, შემდეგ კი მოახდინონ ნადნობის კრისტალიზაცია. მრავალჯერ გაწმენდილ ნახევარგამტარ ნივთიერებას  უმატებენ სხვა, საჭირო  მინარევებს. ასე ღებულობენ სხვადასხვა თვისების მქონე ნახევარგამტარებს, რომლებსაც მრავალნაირად იყენებენ. სხვადასხვა ნივთიერების დამატება გარდაქმნის ელექტრონულ ნახევარგამტარს ხვრელურში და პირიქით. ამავე ხერხით შეიძლება მნიშვნელოვნად შეიცვალოს ამ ნივთიერებების  ელექტროგამტარობა.

ეს თვისება საშუალებას იძლევა ტემპერატურა გაიზომოს იმის  მიხედვით, თუ როგორია დენის ძალა ნახევარგამტარის შემცველ წრედში. ასეთ ხელსაწყოებს  თერმისტორი ანუ  თერმორეზისტორი ეწოდება.

თერმისტორი ერთ-ერთი ყველზე მარტივი ნახევარგამტარული ხელსაწყოა. თერმისტორს ამზადებენ რამდენიმე მიკრომეტრიდან რამდენიმე სანტიმეტრამდე ზომის ღეროს, მილის, დისკოს, საყელურის ან მძივის მარცვლის სახით.

   თერმისტორს, რომელშიც გათბობა ხდება ნახევარგამტარზე დაცემული ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით, ბოლომეტრი ეწოდება.

  ხელსაწყოს, რომლის მოქმედება დამყარებულია ფოტოელექტრულ ეფექტზე, ფოტორეზიზტორს ან ფოტოწიღობას უწოდებენ. ფოტორეზისტორის მეშვობით ამოწმებენ ზედაპირის ხარისხს, აკონტროლებენ ნაკეთობათა ზომებს  და სხვა.
 ნახევარგამტარებს უდიდესი პრაქტიკული გამოყენება აქვთ. ნახევარგამტარული დიოდი- მასში 1 p-n  გადასვლა და ტრანზისტორი - რომელშიც  2 p-n  გადასვლაა. მათი გამოყენებით შეიქმნა მინიატურული ხელსაწყოები,რომლებიც ძალიან ეკონომიურია. მისი უპირატესობა განსაკუთრებით არსებითია დედამიწის ხელოვნულ თანამგზავრებში, კოსმოსულ ხომალდებში,  და კომპიუტერებში გამოყენებისას.

 საშინაო დავალება :
გედენიძე -  ფიზიკის მე-10 კლასის სახელმძღვანელო პარაგრაპი 2.20, 2.21.
 მოიპოვეთ ინფორმაცია ნახევარგამტარების გამოყენების შესახებ და მოამზადეთ მასალა პრეზენტაციისათვის.