أهًال� و سهًال�

بالحضور الكرام

المفارق الهجينةاعداد : سرمد صبيح

الجامعة المستنصرية/

كلية التربية / قسم الفيزياء

المفارق الهجينةاعداد : سرمد صبيح

الجامعة المستنصرية/

كلية التربية / قسم الفيزياء

انُه/ على يعرف الهجين المفرقحميمي (Intimate contact)اتصال

موصلتين شبُه مادتين أو بين ( عن ناتج وصلة ثنائي آخر بتعبير

) حميمي في تماس مختلفتينالطاقة العزل Eg فجوة ثابت ،

االلكترونية εالكهربائي االلفة ،χ الشغل (Anderson)يعد و. ϕ ودالة

المفرق مفهوم وضع من اولعام وذلك 1960الهجين

Semiconductor 2 Semiconductor 1

موصلتين شبُه لمادتين الطاقة مخطط يبين الشكلالقابل النوع من احداهما ب (p-type)معزولتين لُه يشار

(Semiconductor 1) ويقع الفجوات عدد في بزيادة يتميزفيرمي التكافؤ EF1مستوي حزمة من واألخرى EV1بالقرب

ال النوع ب (n-type) مانحمن لُه (Semiconductor 2)يشارفيرمي مستوي ويقع االلكترونات عدد في بزيادة EF2يتميز

التوصيل حزمة من فيرمي . EC2بالقرب مستوي هو) EF طاقةقبل من انشغالُه احتمالية تكون الذي المستوى ذلك

نصف ان. ((0.5)اإللكترون ايضا مستوي ونًالحظ موقعالثانية للمادة فيومي EF2فيرمي مستوي من اعلى هو

االولى EF1للمادة

الهجين للمفرق الطاقة الهجين مخطط للمفرق الطاقة الهجين مخطط للمفرق الطاقة حزم تركيب دراسة انالمتمثلة خواصُه تحديد في مهما عامًال يعد

. بخواص ) – الفولتائية) والخواص جهد في تيارالمادتين بين ما حميمي اتصال حصول حالة

الموصلتين الى شبُه حالة يودي إلى الوصولفي .التوازن الفرق هذا استمرار يمكن ال

انتقال يحدث إذ المادتين لكًال فيرمي مستوي( الموصل شبُه من شبُه( 2لًاللكترونات إلى

( مستويات( 1الموصل هبوط إلى يؤدي مماانتقال عند ولكن االسفل، إلى الطاقة

( الموصل شبُه من شبُه( 1الشحنات إلى( الطاقة( 2الموصل لمستويات ارتفاع يحدث

الشكل في مبين وكما االعلى التالي نحو

الهجين للمفرق الطاقة الهجين مخطط للمفرق الطاقة مخطط

فيرمي مستوي في االزاحة مقدار يمكن (EF2-EF1)اناآلتية بالمعادلة اعطاؤها

..

21112212 )()(2 DDhegFF VVEEE

حزم δe2و δh1حيث وحافة فيرمي مستوي بين الفاصلة المسافة تمثالنللمادة للمادة p-typeالتكافؤ التوصيل حزمة . n-typeوحافة الترتيب على

VD1 وVD2 المفرق جانبي من جانب كل على الداخلي البناء جهد تمثالنالكلي الداخلي البناء جهد يساوي ومجموعهما VDالهجين

االختًالف بسبب يحدد الكلي الداخلي البناء جهد ان

بين الشغل دالة بالعًالقة في يعطى والذي المادتيناآلتية

21 DqV q اإللكترون شحنة

في االستمرارية عدم التوصيل ان حزمة ΔEcحوافااللكترونية االلفة بين الفرق بداللة χ2و χ1تعطى

والثانية االولى الموصلة شبُه للمادتين

21 cE

التكافؤ ا حزمة في االستمرارية عدم على ΔEVن يعتمدالمحظورة الفجوة في بالعًالقة و االختًالف تعطى

المعادلتين من التالية المعادلة استنتاج ويمكنالسابقتين

gggV EEEE )()(12 12

gVc EEE

الهجينة المفارق : انواع

الهجين 1 (graded)والمتدرج (abrupt)حاد الالمفرقالموصلة شبُه المادة من االنتقال إثناء المسافات إلى استنادا�

األخرى إلى األولى

المتدرج الحاد

المتماثل 2 الهجين Isotype) المفرقHeterojunction) مثلn-n وp-p مفرق ال و

متماثًال ال غير Anisotype)هجينHeterojunction) مثلp-n وn-p .استنادا

كل على الكهربائية التوصيلية نوع الىجانبيُه من جانب

3الشبيكي التطابق ذات lattice)مفارق

matched) التطابق عدم ذات ومفارقالى .(lattice mismatch)الشبيكي استنادا

الشبيكة .(a) ثابت

4المتًالبسة الهجينة (straddling)المفارق

في لشائع المفارق وهوا أغلببشدة. المائلة الهجينة والمفارق الهجينة

(stagger) .المكسورة الهجينة والمفارقالى (.broken gap)الفجوة استنادا

. الحزمة اصطفاف

على المؤثرة النظرية العواملالهجين المفرق خصائص

على المؤثرة النظرية العواملالهجين المفرق خصائص

الشبيكي- )1• التطابق (Lattice Mismatchعدم

تمتلك • ان هو الهجين المفرق انماء عملية في الشروط اهم احد انالى يقود فيُه اختًالف أي أن اذ نفسُه الشبيكة ثابت المادتين كًال

. شبُه ولمادتين قيمتُه وتعطى الشبيكي التطابق عدم مفهومشبيكة ثابتي لهما : a2و a1موصلتين اآلتية بالعًالقة

• Lattice Mismatches =

الحراري- )2• التطابق ( Thermal Mismatchعدم

تمدد • معاملي الهجين المفرق مادتا تمتلك عندما العامل هذا ينشأ. مختلفين حراري

الداخلي- )3• (Intediffusionاألنتشار

فيها • يظهر عالية حرارة بدرجات المصنعة الهجينة المفارق ان. المادتين بين الفاصل السطح عند الداخلي األنتشار

للمفرق الكهربائية الخصائص

الهجين من بد فًال الهجين للمفرق الجيد األداء معرفة من ألجل بد فًال الهجين للمفرق الجيد األداء معرفة ألجلتيار بخصائص والمتمثلة الكهربائية خصائصُه تيار دراسة بخصائص والمتمثلة الكهربائية خصائصُه دراسة – هي– الخصائص وهذه جهد سعة وخصائص – جهد هي– الخصائص وهذه جهد سعة وخصائص جهد

. الهجين المفرق ت/ميز .التي الهجين المفرق ت/ميز التي

1- جهد تيار Current –Voltage )خصائصCharacteristics ) ايضاح هذهالخصائص من التوصيل تمكننا آلية

باالعتماد الخصائص هذه تصنيف ويمكن الكهربائي، : انحياز نوعين إلى المسلطة الفولتية قطبية على

عكسي (Forward bias)امامي ( Reverse bias.)وانحيازإلى مماثلة المسلطة الفولتية قطبية كانت فاذاعندئذ للمفرق المكونان الموصل شبهي قطبية

يؤدي بدوره وهذا األمامي باالنحياز المفرق يعملالداخلي البناء جهد تقليل (Built-in potential)إلى

العكسي لًالنحياز بالنسبة صحيح والعكس .للمفرق

2- جهد سعة Capacitance-Voltage)خصائصcharacteristics )

خًالل - من تركيز ايجاد يمكن جهد سعة خصائصمنطقة وعرض الداخلي البناء وجهد الشوائب

) لتوزيع) واضحة صورة وإعطاء االستنزاف النضوبالمفرق في الهجين .الشحنة المفرق حالة وفي

شبُه المادة من الشحنة حامًالت انتقال وعندمنطقة تتكون بالعكس او الثانية إلى األولى الموصلة

تسمى المنطقة وهذه عالية كهربائية مقاومة ذاتالمفرق اعتبار يمكن وعندها النضوب بمنطقة

طرفيها على المتأينة الذرات تتجمع إذ متسعة ) ( المساحة لوحدة المتسعة الوصلة سعة ولحساب

المعادلة نستخدم العكسي االنحياز حالة في المتكونةاآلتية

WC s الموصل: εs حيث شبُه سماحية

W :النضوب منطقة عرض

للمفرق الكهروبصرية الخصائص( الهجين على ) الكهرومغناطيسي االشعاع الضوء سقوط عند

: اجزاء ثًالثة إلى الضوء يتجزأ سوف موصلة شبُه مادةخًالل من ينفذ وجزء المادة، سطح من ينعكس جزءالممتص الجزء هو الضوء من الثالث والجزء المادة

الخصائص هذه لفهم األساس الجزء وهو المادة .داخلالمادة خًالل الفوتونات امتصاص الموصلة يعتمد شبُه

الفوتونات لتلك الموجي الطول علىيمكن الهجينة للمفارق الكهروبصرية الخصائص ان

مجموعتين إلى : 1 تصنيفها تهتم. االولى المجموعة . الفوتونات امتصاص جراء ضوئية تيارات .2 بتوليد : كنتيجة فوتوني بانبعاث تهتم الثانية المجموعة

. االلكتروني للتهيج

يوضح - والشكل الاضاءة وبعد قبل جهد تيار هجين اللمفرق ل علاقة

((DetectorsDetectorsالكواشف )الكواشف )

أشباه من تصنيعها يتم نبائط أو أجهزة هي الكواشفالطاقة تحويل على تعمل ، السيلكون مثل الموصًالت

قياسها يمكن كهربائية اشارة إلى الممتصة . الضوئيةتحوrل آلية على باالعتماد الكواشف تقسيم يمكن

الى الساقطة االشعة طاقة

حرارية 11 كواشف

فوتونية 22 وكواشف

الشمسية ) الشمسية )الخلية CellCellالخليةSolarSolar)) إلى مباشرة الشمس ضوء بتحويل تقوم نبائط هي

االلكترونية الخصائص من مستفيدة كهربائية طاقةالموصًالت بأشباه تعرف المواد من معين لنوع

(semiconductors) .يوضح الشمسية والشكل الخليةطرائق .ترتيبُه مع

الموصًالت أشباه الموصًالت ليزرات أشباه Semiconductor Semiconductor ) )ليزراتLasersLasers)) الليزرات أجهزة في الهجينة المفارق تستخدم

الدايود ) الموصًالت أشباه ليزر ولُه diode .)وتحديداهي التطبيقات هذه من واسعة جدا تطبيقات

دي ) السي دي( )CDمشغًالت في الدي ( DVDومثل اخرى ليزرات ضخ في ايضا ويستخدم

الصلبة الحالة ليزر. ليزرات ثنائي يوضح والشكلمثالي

شكرا ألصغائكم

شكرا ألصغائكم