Materialet gjysmëpërçuese në elektronikë

1. MATERIALET GJYSMËPËRÇUESE

1.1 HYRJE

Dekadat e fundit karakterizohen me ndryshime shumë dramatike në industrinë elektronike, si rezultat i miniaturizimit të komponentëve gjysmëpërçues elektronik. Sisteme të tëra tani zhvillohen me dimensione disa mijëra herë më të vogla se një element i vetëm i mëhershëm. Përparësitë që ka sjellë miniaturizimi i këtillë i komponentëve elektronik, kanë mundësuar zhvillime të vrullshme në degët tjera të industrisë në përgjithësi, e posaçërisht në telekomunikime dhe në kompjuterikë. Kufijtë e miniaturizimit të mëtejmë të këtyre komponentëve duket se janë të determinuar nga tre faktorë: kualiteti i materialit gjysmëpërçues, teknika e projektimit të qarqeve dhe në kufizimet e pajisjeve përpunuese dhe të fabrikimit.

1.2 KARATERISTIKAT E PËRGJITHËSHME TË GJYSMËPËRÇUESVE

Fjala gjysmëpërçues vetvetiu përfshinë disa karakteristika të këtyre materialeve. Prefiksi “gjysmë” zakonisht përdoret për diçka që është në mes të dy kufijve. Termi përçues përdoret për materialet që karakterizohen me rrjedhje të ngarkesave elektrike nën veprimin e tensionit të jashtëm. Pra, gjysmëpërçues është materiali i cili ka përçueshmëri diku në mes të izolatorit (përçueshmëri shumë e ulët) dhe përçuesit, si bakri, i cili ka nivel të lartë të përçueshmërisë. E kundërta e përçueshmërisë së materialit është rezistenca e tij ndaj rrjedhjes së ngarkesave ose rrymës. Në materialet gjysmëpërçuese bëjnë pjesë elementet e grupit të katërt të sistemit periodik, e prej tyre interesim të posaçëm kanë zgjuar germaniumi (Ge) dhe silici (Si) për disa arsye.

Njëra ndër arsyet më të rëndësishme është fakti se këto elemente mund të fabrikohen në një nivel shumë të lartë të pastërtisë (ky nivel sot arrihet deri në 1:10x1010), nivel i domosdoshëm, sepse me ndryshimin e nivelit të pastërtisë ndryshojnë vetit elektrike të materialit. P.sh. nëse në materialin e pastër të silicit shtohet 1:1 000 000 pjesë të papastërtisë gjegjëse, materiali ndryshon nga përçuesi relativisht i dobët në përçues të mirë të elektricitetit. Pra, kur të punohet me mediumin gjysmëpërçues kemi të bëjmë me spektër të ri të niveleve krahasuese. Mundësia e ndryshimit të dukshëm të karakteristikave të materialit me këtë proces, i cili është i njohur si “doping” (futje) është edhe një arsye tjetër për të cilën germaniumi dhe silici kanë zgjuar shumë interesim. Arsye tjetër është se germaniumi dhe silici mund t’i ndryshojnë karakteristikat e tyre edhe me zbatimin e nxehtësisë ose dritës – që mundëson zbatimin e këtyre elementeve në zhvillimin e qarqeve të ndjeshme të dritës dhe të nxehtësisë. Disa nga këto veti të posaçme të këtyre elementeve të cekura më lartë janë pasojë e strukturës së tyre atomike. Atomet e të dy materialeve formojnë rrjet të definuar mirë, i cili në formën natyrore është periodik. Një rrjeti këtillë i plotë quhet kristal. Te germaniumi dhe silici, kristali ka strukturë tredimensionale të diamantit Karakteristikë e kristaleve të këtyre materialeve është se struktura e tyre nuk ndryshohet dukshëm me futjen e papastërtive shtesë në procesin e dopingut.