تحقیق در مورد آشنایی با ساختمان و عملکرد

بخشی از مقاله

نيمه هادي ها و ساختمان داخلي آنها
نيمه هادي ها عناصري هستند كه از لحاظ هدايت ، ما بين هادي و عايق قرار دارند، و مدار آخر نيمه هاديها ، داراي 4 الكترون مي‌باشد.
ژرمانيم و سيليكون دو عنصري هستند كه خاصيت نيمه هادي ها را دارا مي‌باشند و به دليل داشتن شرايط فيزيكي خوب ، براي ساخت نيمه هادي ديود ترانزيستور ، آي سي (IC ) و .... مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ژرمانيم داراي عدد اتمي‌32 مي‌باشد .
اين نيمه هادي ، در سال 1886 توسط ونيكلر كشف شد.
اين نيمه هادي ، در سال 1810توسط گيلوساك و تنارد كشف شد. اتمهاي نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم به صورت يك بلور سه بعدي است كه با قرار گرفتن بلورها در كنار يكديگر ، شبكه كريستالي آنها پديد مي‌آيد .

اتم هاي ژرمانيم و سيليسيم به دليل نداشتن چهار الكترون در مدار خارجي خود تمايل به دريافت الكترون دارد تا مدار خود را كامل نمايد. لذا بين اتم هاي نيمه هادي فوق ، پيوند اشتراكي برقرار مي‌شود.

بر اثر انرژي گرمائي محيط اطراف نيمه هادي ، پيوند اشتراكي شكسته شده و الكترون آزاد مي‌گردد. الكترون فوق و ديگر الكترون هائي كه بر اثر انرژي گرمايي بوجود مي‌آيد در نيمه هادي وجود دارد و اين الكترون ها به هيچ اتمي‌وابسته نيست.
د ر مقابل حركت الكترون ها ، حركت ديگري به نام جريان در حفره ها كه داراي بار مثبت مي‌باشند، وجود دارد. اين حفره ها، بر اثر از دست دادن الكترون در پيوند بوجود مي‌آيد.

بر اثر شكسته شدن پيوندها و بو جود آمدن الكترون هاي آزاد و حفره ها ، در نيمه هادي دو جريان بوجود مي‌آيد.جريان اول حركت الكترون كه بر اثر جذب الكترون ها به سمت حفره ها به سمت الكترون ها بوجود خواهد آمد و جريان دوم حركت حفره هاست كه بر اثر جذب حفره ها به سمت الكترون ها بوجود مي‌آيد. در يك كريستال نيمه هادي، تعداد الكترونها و حفره ها با هم برابرند ولي حركت الكترون ها و حفره ها عكس يكديگر مي‌باشند.

1. نيمه هادي نوع N وP
از آنجايي كه تعداد الكترونها و حفره هاي موجود در كريستال ژرمانيم و سيليسيم در دماي محيط كم است و جريان انتقالي كم مي‌باشد، لذا به عناصر فوق ناخالصي اضافه مي‌كنند.
هرگاه به عناصر نيمه هادي ، يك عنصر 5 ظرفيتي مانند آرسنيك يا آنتيوان تزريق شود، چهار الكترون مدار آخر آرسنيك با چهار اتم مجاور سيلسيم يا ژرمانيم تشكيل پيوند اشتراكي داده و الكترون پنجم آن ، به صورت آزاد باقي مي‌ماند.
بنابرين هر اتم آرسنيك، يك الكترون اضافي توليد مي‌كند، بدون اينكه حفره اي ايجاد شده باشد. نيمه هادي هايي كه ناخالصي آن از اتم هاي پنج ظرفيتي باشد، نيمه هادي نوع N نام دارد.
در نيمه هادي نوع N ، چون تعداد الكترون ها خيلي بيشتر از تعداد حفره هاست لذا عمل هدايت جريان را انجام مي‌دهند . به حامل هدايت فوق حامل اكثريت و به حفره ها حامل اقليت مي‌گويند.
هرگاه به عناصر نيمه هادي ژرمانيم و سيليسيم ، يك ماده 3 ظرفيتي مانند آلومنيوم يا گاليم تزريق شود، سه الكترون مدار آخر آلومنيوم با سه الكترون سه اتم سيليسيم يا ژرمانيم مجاور ، تشكيل پيوند اشتراكي مي‌دهند . پيوند چهارم داراي كمبود الكترون و در واقع يك حفره تشكيل يافته است .
هر اتم سه ظرفيتي، باعث ايجاد يك حفره مي‌شود، بدون اينكه الكترون آزاد ايجاد شده باشد. در اين نيمه هادي ناخالص شده، الكترون ها فقط در اثر شكسته شدن پيوندها بو جود مي‌آيند.
نيمه هادي هايي كه ناخالصي آنها از اتم هاي سه ظرفيتي باشد، نوع P مي‌نامند .
حفره ها در اين نيمه هادي به عنوان حامل هاي اكثريت و الكترون ها به عنوان حاملهاي اقليت وجود دارد، تبديل يك نيمه هادي نوع p وn و بالعكس بوسيله عملي به نام «جبران»(Compensation) امكان پذير مي‌باشد .

2. اتصال PN و تشكيل نيمه هاي ديود
لحظه اي كه دو قطعه نيمه هادي نوع P وN را به هم پيوند مي‌دهيم، از آنجايي كه الكترون ها و حفره ها قابل انتقال مي‌باشند، الكترون هاي موجود در نيمه هادي نوع N به خاطر بار الكتريكي مثبت حفره ها ، جذب حفره ها مي‌گردند. لذا در محل اتصال نيمه هادي نوع P وN ، هيچ الكترون آزاد و حفره وجود ندارد.
3ـ1) لايه تهي

گرايش الكترونهاي طرف n پخش شدن در تمامي‌جهات است. بعضي از آنها از پيوندگاه مي‌گذرند. وقتي الكتروني وارد ناحيه p مي‌شود، يك حامل اقليتي به حساب مي‌آيد.

وجود تعداد زيادي حفره در اطراف اين الكترون باعث مي‌شود كه عمر اين حامل اقليتي كوتاه باشد. يعني الكترون بلافاصله پس از ورود به ناحيه p به داخل يك حفره فرو مي‌افتد. با اين اتفاق ، حفره ناپديد و الكترون نوار رسانش به الكترون ظرفيت تبديل مي‌شود.

هر بار كه يك الكترون از پيوندگاه مي‌گذرد، يك زوج يون توليد مي‌كند. دايره هايي كه درون آنها علامت مثبت است، نماينده يو نهاي مثبت و دايره هاي با علامت منفي نماينده يو نهاي منفي اند . به دليل بستگي كوالانسي ، يونها در ساختار بلوري ثابت اند و مانند الكترونهاي نوار رسانش يا حفره ها نمي‌توانند به اين سو و آن سو حركت كنند.

هر زوج يون مثبت و منفي را دو قظبي مي‌ناميم . ايجاد يك به معني اين است كه يك الكترون نوار رسان ش و يك حفره از صحنه عمل خارج شده اند. ضمن اينكه تعداد دو قطبيها افزايش مي‌يابد ، ناحيه اي در نزديكي پيو ندگاه از بارهاي متحرك خالي از بار را لايه تهي مي‌ناميم .
3ـ2) پتانسيل سد
هر دو قطبي داراي يك ميدان الكتريكي است . بردارها جهت نيروي وارد به بار مثبت را نشان مي‌دهند. بنابراين ، وقتي الكتروني وارد لايه تهي مي‌شود، ميدان الكتريكي سعي مي‌كند الكترون را به درون ناحيه n به عقب براند. با عبور هر الكترون، شدت ميدان افزايش مي‌يابد تا آنكه سرانجام گذرالكترون ازپيوندگاه متو قف مي‌شود.

در تقريب دوم ، بايد حاملهاي اقليتي رانيز منظور كنيم . به خاطر داشته باشيم كه طرف p داراي تعداد الكترون نوار رسانش است كه از گرما ناشي مي‌شوند. آنها كه در داخل لايه تهي واقع اند توسط ميدان به ناحيه n برده مي‌شوند. اين عمل شدت ميدان را اندكي كاهش مي‌دهد و تعداد كمي‌حاملهاي اكثريتي از طرف راست به چپ اجازه عبورمي‌يابند تا ميدان به شدت قبلي خود بگردد. به محلي كه در آن الكترون ها و حفره ها وجود ندارند را ناحيه تخليه يا سر كنندگي مي‌نامند.

حال تصوير نهايي تعادل را در پيوندگاه ارائه مي‌دهيم:
1. تعداد كمي‌حاملهاي اقليتي از يك طرف پيوندگاه به طرف ديگر سوق مي‌يابند. عبور آنها ميدان را كاهش مي‌دهد مگر اينكه،
2. تعداد كمي‌حاملهاي اكثريتي از پيوندگاه با عمل پخش گذر كنند و شدت ميدان را به مقدار اوليه برگردنند
ميدان موجود بين يونها معرف اختلاف پتانسيلي است كه به آن پتانسيل سد مي‌گوييم . پتانسيل سد كنندگي براي نيمه هادي سيليسيم بين 6/0 تا 7/0 ولت و براي نيمه هادي ژرمانيم بين 2/0 تا 3/0 ولت مي‌نامند.

مقدار ولتاژي كه لازم است تا سد كنندگي مورد نظر در پيوند PN خنثي شود را ولتاژ سد كنندگي مي‌نامند و آن را با Vy نشان مي‌دهند.
هنگام هدايت ديود ، افت ولتاژ دو سر آن در حالت ايده آل صفر و در حالت واقعي ، برابر مقدار ولتاژ سد كنندگي مي‌باشد.
قطب منفي منبع به بلور n، و قطب مثبت آن به بلور p متصل است. اين نوع اتصال را باياس مستقيم مي‌ناميم.
هرگاه پتانسيل منفي به آند(A) و پتانسيل مثبت به كاتد (K) وصل شود، ديود هدايت نمي‌كند و اين حالت را باياس مخالف ديود مي‌نامند.
منبع dc را وارونه مي‌بنديم تا باياسي معكوس براي ديود برقرار شود.

ميداني كه از خارج اعمال مي‌شود با ميدان لايه تهي هم جهت است. به اين دليل ، حفره ها و الكترونها به سوي دو انتهاي بلوار عقب نشيني مي‌كنند (از پيوندگاه دور مي‌شوند) . الكترونهاي دور شونده پشت سر خود يونهاي مثبت بر جاي مي‌گذارند ، و حفره هايي كه مي‌روند يونهاي منفي باقي مي‌گذارند . بنابراين لايه تهي پهنتر مي‌شود .هر چه باياس معكوس بزرگتر باشد لايه تهي پهنتر است.

وقتي حفره ها و الكترونها از پيوندگاه دور مي‌شوند، يونهاي نوزاد اختلاف پتانسيل بين دو طرف لايه تهي را افزايش مي‌دهند.
هر چه لايه تهي پهنتر مي‌شود ، اين اختلاف پتانسيل بزرگتر است. افزايش پهناي لايه تهي وقتي متوقف مي‌شود كه اختلاف پتانسيل آن با ولتاژ معكوس اعمال شده مساوي باشد.

هنگام قطع ديود ، مقاومت دو سر آن زياد مي‌باشد و مانند يك مدار باز عمل مي‌كند.
با توجه به حالت هاي بررسي شده در خصوص ديود ، منحني مشخصه ، زيرا به دست مي‌آوريم.

3ـ3 ولتاژ شكست
اگر ولتاژ معكوس را افزايش دهيم سرانجام به ولتاژ شكست مي‌رسيم ، در ديودهاي يكسو ساز(آنهاي كه ساخته شده اند تا در يك جهت بهتر از جهت ديگر رسانايي داشته باشند)، ولتاژ شكست معمولاً ازV 50 بيشتر است.
همين كه ولتاژ شكست فرا مي‌رسد، تعداد زيادي حامل اقليتي در لايه تهي ظاهر مي‌شود و رسانش شديد مي‌شود.
در باياس معكوس الكترون به راست و حفره به چپ رانده مي‌شود. سرعت الكترون ، ضمن حركت زياد مي‌شود .
هرچه ميدان لايه تهي قويتر باشد حركت الكترون سريعتر است . در ولتاژي معكوس بزرگ، الكترونها به سرعتيهاي بالا مي‌رسند. اين الكترونهاي بسيار سريع ممكن است با يك الكترون ظرفيت برخورد كند.
اگر اين الكترون بسيار سريع داراي انرژي كافي باشد، مي‌تواند الكترون ظرفيت را به موازي در نوار رسانش حاصل مي‌شود .
اكنون اين دو الكترون هر دو شتاب مي‌گيرند و مي‌توانند دو الكترون ديگر را از جاي خود بكنند. به اين ترتيب ممكن است تعداد حاملهاي اقليتي بسيار زياد شود و كار رسانش در ديود شدت گيرد.
حالت شكست باي بيشتر ديودها مجاز نيست. به عبارت ديگر، ولتاژ معكوس در دو سر ديود بايد در مقداري كمتر از ولتاژ شكست نگه داشته شود.

3ـ4 منحني ديود در باياس مستقيم
چون منبع dc جريان مثبت را در جهت پيكان ديود برقرار مي‌كند، ديود باياس
مستقيم دارد. هرچه ولتاژ اعمال شده بيشتر باشد ، جريان ديود بيشتر است.
با تغيير ولتاژ اعمال شده، مي‌توانيد جريان ديود(با استفاده از آمپرسنج متوالي) و ولتاژ ديود(با ولت سنج موازي) را اندازه بگيريد. با ترسيم نقاط مربوط به جريانها و ولتاژهاي متناظر نموداري ازجريان ديود بر حسب ولتاژ ديود به دست مي‌آيد.
3ـ5 منحني ديود

وقتي ديودي را در باياس معكوس قرار دهيد . فقط جريان ضعيفي را به دست مي‌آوريد. با اندازه گيري جريان و ولتاژ ديود مي‌توانيد منحني باياس معكوس را رسم كنيد.اين منحني چيزي شبيه خواهد بود . در اينجا هيچ مطلب شگفتي وجود ندارد.
به ازاي تمام ولتاژهاي معكوس كمتر از ولتاژ شكست BV ، جريان ديود بسيار ضعيف است در ولتاژ شكست به ازاي افزايش اندكي در ولتاژ، جريان ديود به سرعت افزايش مي‌يابد.

با انتخاب مقادير مثبت براي ولتاژ و جريان مستقيم ، ومقادير منفي براي ولتاژ و جريان معكوس ، مي‌توانيم منحنيهاي مستقيم و معكوس را روي يك تك نمودار رسم كنيم. در اين نمودار كشش ديود را جمعبندي مي‌كند و بيان مي‌دارد كه به ازاي هر مقدار ولتاژ ديود چه جرياني از ديود مي‌گذرد.
3ـ6 ديود ايده آل

تقريب ديود ايده آل تمام جزئيات را جز استخوان بندي عملكرد ديود كنار مي‌گذارد . عمل ديود چيست؟ در جهت مستقيم به خوبي هدايت مي‌كند و هدايت آن در جهت معكوس بسيار ضعيف است. در شرايط ايده آل ، وقتي ديود باياس مستقيم دارد مانند يك رساناي كامل (ولتاژ صفر) است .
به اصطلاح مداري، ديود ايده آل مانند يك كليد خودكار عمل مي‌كند. وقتي جريان مثبت در جهت پيكان ديود برقرار باشد كليد بسته است . اگر جريان مثبت بخواهد در جهت مخالف بگذرد، كليد باز است. اين ساده ترين مدل است.

عليرغم اينكه تقريب ديود ايده آل در ابتدا افراطي به نظر مي‌رسد ، ولي در بيشتر مدارهاي ديودي پاسخهاي مناسبي مي‌دهد . مواقعي پيش مي‌آيد كه اين تقريب كارايي ندارد، به اين دليل ، به تقريب دوم و سوم نياز داريم . ولي ديود ايده آل براي تحليل مقدماتي مدارهاي ديودي تقريب بسيار خوبي است.
3ـ7 ظرفيت ديود

ديود نيز مانند عناصري كه پايه اتصال سيمي‌دارند ، ظرفيت ناخواسته اي دارد كه ممكن است روي عمل آنها در بسامدهاي بالا اثر بگذارد، اين ظرفيت خارجي معمولا از 1PF كمتر است .

مع هذا ، ظرفيت داخلي كه در پيوندگاه ديود ايجاد مي‌شوند، از اين ظرفيت خارجي مهمتر است، ظرفيت داخلي ديود را ظرفيت گذار مي‌ناميم و با CT نمايش مي‌دهيم . كلمه « گذار» به عبور از حاده نوع p به نوع n اشاره دارد . ظرفيت گذار را ظرفيت لايه تهي ، ظرفيت سد ، و ظرفيت پيوندگاه نيز مي‌گويند.

3ـ8 ديود با ظرفيت متغيير(وراكتور)
ظرفيت گذار هر ديود با افزايش ولتاژ معكوس كاهش مي‌يابد. ديودهاي سيليسيم كه براي اين اثر ظرفيتي متغير بهينه مي‌شوند ديود با ظرفيت متغير (وراكتور) نام دارند.
در بسياري از موارد، ديود با ظرفيت متغير جاي خازنهاي متغير مكانيكي را مي‌گيرند. به عبارت ديگر ، وراكتور موازي با يك اقاگر تشكيل يك ودار تشديد مي‌دهد، با تغيير ولتاژ معكوس وراكتور مي‌توانيم بسامد بسامد تشديد را تغيير دهيم . اين كنترل الكترونيكي بسامد تشديد در كوك كردن از دوره، نوسانگري روبشي،‌و كاربردهاي ديگر مناسب است كه ابدا مورد بحث قرار خواهند گرفت .
3ـ9 ديود زنر
ديود زنر براي كار در ناحيه شكست ساخته شده است . با تغيير ميزان آلايش ، كارخانه هاي سازنده مي‌توانند ديودهاي زنري توليد كنند ولتاژ شكست آنها از 2 تا V 200 تغيير كند. با اعمال ولتاژ معكوسي كه از ولتاژ شكست زنر در گذرد،‌وسيله اي خواهيم داشت كه مانند يك منبع ولتاژ ثابت عمل مي‌كند.

3ـ9ـ1 شكست بهمني و شكست زنر
وقتي ولتاژ معكوس اعمال شده به مقدار شكست برسد، حاملهاي اقليتي در لايه تهي شتاب مي‌گيرد و به سرعتهايي مي‌رسند كه بتوانند الكترونهاي ظرفيت را از مدار هاي خارجي اتم جدا كنند. آنگاه الكترونهاي تازه آزاد شده مي‌توانند سرعتهاي به اندازه كافي بالا را كسب و ساير الكترونهاي ظرفيت را آزاد كنند. در اين را بهمني از الكترونهاي آزاد ايجاد مي‌شود. بهمن در ولتاژهاي معكوس بيشتر از TV يا در اين حدود به وجود مي‌آيد.
اثر زنر مطلب ديگري است. وقتي غلظت آلايش در ديودي خيلي زياد باشد لايه تهي بسيار باريك مي‌شود. به اين دليل ميدان الكتريكيدر لايه تهي بسيا ر شديد است، وقتي شدت ميدان تقريبا به V/cm 300000 برسد، ميدان چندان شديد هست كه الكترونها را از مدارهاي ظرفيت خارج كند. ايجاد الكترونهاي آزاد با اين روش شكست زنر مي‌ناميم (گسيل ميدان قوي نيز گفته مي‌شود).

براي ولتاژهاي شكست كمتر ازv 4 اثر زنر بيشتر عمده است، اثر بهمني براي ولتاژهاي شكست بيشتر ازv 6 عمده مي‌شود، و بين 4 و6 ولت اين دو اثر با هم حضور دارند . در ابتدا تصور مي‌شد اثر زنر تنها ساز و كار شكست در ديودهاست.
به اين دليل ، نام « ديود زنر» قبل ازكشف اثر بهمني از كاربرد وسيعي بر خوردار شد . بنابراين كليه ديودهايي كه براي كار در ناحيه شكست بهينه شده اند، هنوز نام ديود زنر را بر خود دارند.

3ـ10خاصيت خازني پيوند و ديودهاي وراكتور
يك ديود در باياس معكوس مثل يك خازن عمل مي‌كند و ظرفيتي حدود 2PF (براي سيليكني) ازخود نشان مي‌دهد. منطقه تخليه در ديود مثل عايق دي الكترونيك در خازن و قسمتهاي p وn مشابه صفحات خازن هستند با ازدياد ولتاژ معكوس ، چون ضخامت منطقه تخليه خم زياد مي‌شود، ظرفيت كاهش مي‌يابد.
با فعال كردن نيمه هادي ها به طور مناسب ، « ديودهاي وراكتور » كه با تغيير ولتاژ مكوس از 2v تا30v ،‌ظرفيتشان از 10PF تا20PF تغيير مي‌نمايد.

اتز اين ديودها در تيونرهايVHFوUHF (به خصوص در تلويزيونها) استفاده مي‌شود تا ظرفيت خازن هماهنگ كننده، متناسب با اختلاف پتانسيل دو سرش بتواند به طور خودكار فركانس دلخواه را تنظيم كند.

مدارهاي ديودي
1. ترانس ورودي 2.يكسو ساز نيم موج
3. يكسو ساز تمام موج 4.يكسو ساز پل
5. فيلتر خازني 6.محاسبه مقادير ديگر

7.جريان ضربه اي 8 .عيب يابي
9.خواندن برگه داده 10.فيوز
11. ترانس ايده آل 12.رامنماي طراحي
13.محاسبه جريان ضربه اي 14. فيلترهاي RCو LC
15. منبع تغذيه متقارن 16.چند برابر كننده ولتاژ
17. كليد110/220 18. محدود كننده
19. مهاركننده DC 20.آشكار ساز نوك به نوك

21.برگشت dc

3-11عيب يابي
وقتي مدار درست كار كند ولتاژ نقطه A نسبت به زمين V 18+ ، ولتاژ نقطه B نسبت به زمين V 10+ و ولتاژ نقطه Cنسلت به زمين V10+ است.
حال دو مورد عيب را در مدار فوق بررسي مي‌كنيم. وقتي مداري درست كار نكند تعمير كار مي‌يابد كار را با اندازه گيري ولتاژها آغتز كند. اين اندازه گيري ها معمولا باعث مي‌شوند كه بتوانيم محدوده عيب را پيدا كنيم .
براي مثال فرض كنيد اين ولتاژها را اندازه گيري كرده باشيم:
VB=+10V , VC=0V و V 18+=VA
با اين مقادير ممكن است احتمالات مختلفي به ذهن خطور كند اول اينكه ممكن است مقاومت بار قطع باشد كه اين حدس صحيح نيست چرا كه در اين صورت ولتاژ باردرهمان مقدار V10 باقي خواهد ماند.
احتمال دوم كه به ذهن مي‌رسد اتصال كوتاه مقاومت بار است كه باز اين حدس هم صحيح نيست چرا كه در اين صورت ولتاژ نقطه B هم برابر صفر خواهد بود.
در نتيجه تنها امكان موجود قطع سيستم اتصال بين دو نقطه خواهد بود كه اين جواب صحيح است .
اين مثال از مواردي است كه خرابي ايجاد شده نشانه واحدي ايجاد كرده است. در واقع تنها امكان موجود با توجه به مقادير ولتاژ اندازه گيري شده قطع ارتباط بين نقاط B وC است.در صورتي كه همه خرابي ها داراي نشانه واحدي نيستند. اكثر مواقع تعدادي خرابي نشانه مشتركي دارند. به عبارت ديگر ولتاژهاي مشابهي ايجاد مي‌كنند . براي روشن تر شدن موضوع فرض كنيد تعمير كار مقادير ولتاژهاي زير را اندازه گيري كرده باشد.
V 0 = VC و 0= VB و V 18+=VA
خوب، در مورد اين عيب چه فكر مي‌كنيد . ابتدا قطع شدن مقاومت سري (RS ) به ذهن خطور مي‌كند كه اين حدس درستي است.
اما آيا اين تنها خرابي متحمل است؟ در نظر بگيريد كه شما با اين فرض تغذيه را قطع كرده و به كمك اهم متر سعي درآزمايش مقاومت RS و يا ارتباطات مربوطه مي‌نماييد اما هم مقاومت سالم است و هم اتصالات مربوطه درست است .
خوب مشكل در كجاست؟ اتصال كوتاه ديود زنر ،اتصال كوتاه مقاومت بار ، چكه لحيم بين نقاط B وC و زمين، بله همة اين موارد هم مي‌تواند عامل بروز چنين عيبي باشد. پس در اين حالت شما موارد زيادي را بايد تحقيق نماييد كه بلاخره به علت اصلي خواهيد رسيد.
در خاتمه بخاطر داشته باشيد كه وقتي قطعه اي مي‌سوزد معمولا قطع مي‌شود . اما نه هميشه بعضي مواقع قطعات سوخته اتصال كوتاه مي‌شوند. از ديگر موارد اتصال كوتاه همانطور كه قبلا گفته شد چكه لحيم است كه در برد مدار چاپي مي‌تواند توليد اتصال كوتاه نمايد.

4)ساختمان نيمه هادي ترانزيستور
از سال 1930 به بعد نيمه هادي ها به توجه به پيشرفت علم الكترونيك جاي المان هاي لامپي را گرفتند و در سال 1947 آقايان والتر براتين و جان باردين عمل
تقويت سيگنال توسط ترانزيستور را آزمايش نموده اند.
شايد اين آزمايش آغاز راهي بود كه امروزه اثرات مثبت پيشرفت و تكنولوژي علم الكترونيك و كامپيوتر را مشاهده كنيم .
ساختمان ترانزيستور از سه لايه تشكيل يافته است ، بطوري كه اگر دو لايه ازN و يك لايه از P باشد ، آنرا را ترانزيستور NPN مي‌نامند.
به دليل آنكه اين المان از دو قطعه N و يك قطعه P ساخته شده است آن را ترانزيستور منفي مي‌نامند.
اگر در ساختمان ترانزيستور از دو لايه نوع P و يك لايه نوع N استفاده شده باشد آن را ترانزيستور نوع PNP مي‌نامند.
به دليل اينكه اين المان از دو قطعه Pو يك قطعه N ساخته شده است. آن را ترانزيستور مثبت مي‌نامند.
به لايه وسطي درترانزيستور بيس و دو لايه ديگر به نامهاي اميتر و كلكتور مي‌نامند.
معمولا لايه اميتر داراي ناخالصي بيشتر نسبت به كلكتور و بيس دارد و سطح كلكتور نسبت به اميتر به دليل جمع كنندگي جريان در كلكتور بيشتر مي‌باشد.
از آنجايي كه بين پايه هاي بيس به اميتر و بيس د ركلكتور در ترانزيستور داراي دو پيوند PN مي‌باشد ، مي‌توان هر كدام از پيوندها را به صورت يك ديود نشان داد .

4ـ1 ترانزيستور بدون باياس
الكترونهاي آزاد با عمل پخش ، از پيوندگاه گذشته اند ، كه نتيجه اش تشكيل دو لايه تهي است. براي هريك از اين لايه هاي تهي ؤ پتانسيل سد براي ترانزيستور سيليسيم تقريبا v7/0(براي ترانزيستور ژرمانيم v 3/0) در دماي c 25 است .
چون سه ناحيه ترانزيستور ميزان آلايش متفائتي دارند، پهناي لايه هاي تهي يكسان نيست . هر چه آلايش د ريك ناحيه شديد تر باشد، تراكم يونها در نزديكي پيوندگاه بيشتر است . يعني لايه تهي در ناحيه اميتر(كه شديدا آلاييده است) نفوذ اندكي دارد ولي رخنه آن در بيس كه آلايش كمتر دارد ، عميقتر خواهد بود.
ليه تهي دوم نيز عميقا در بيس گسترش مي‌يابد، ولي رخنه آن عمق كمتري دارد . چون دو لايه تهي وجود دارد ، دو تپه انرژي داريم . مخصوصا توجه به اين نكته مهم است كه ، الكترونهاي نوار رسانش دراميتربراي ورود به ماحيه بيس انرژي كافي ندارند. بر حسب شعاع مدار، مي‌توان گفت اين الكترونها در مدارهايي از نوار رسانش جاي گرفته اند ، كه شعاع آنها از شعاع كوچكترين مدارمجاز در بيس كوچكتر است. الكترونهاي اميتر نمي‌توانند به بيس وارد شوند ؤ مگر اينكه به ديود اميتر باياس مستقيم بدهيم و تپه انرژي را پايين بياوريم.

4ـ2 باياس FF وRR
براي استفاده ترانزيستور به صورت تقويت كننده،‌سوئيچ و.....، ابتدا بايد ترانزيستور را از نظر ولتاژ dc تغذيه كرد .
عمل تغذيه ولتاژ پايه هاي ترانزيستور را با ياسنگ ترانزيستور مي‌نامند . د رترانزيستور به دليل داشتن سه پايه مجزا، مي‌توان يكي از پايه ها را به عنوان پايه مشترك و دو پايه ديگر را به عنوان ورودي و خروجي در نظر گرفت . بر اين اساس باياس موافق ترانزيستور NPN به صورت زير است :
باياس مخالف ترانزيستور NPN به صورت زير مي‌باشد:
1) مستقيم ـ مستقيم
2) معكوس ـ معكوس
الكترون هاي نيمه هادي نوع N ، توسط ولتاژ منفي باطري به سمت بيس رانده مي‌شوند . از قبل مي‌دانيم كه لايه بيس نسبت به اميتر و كلكتور داراي ناخالصي كمتري است و ضخامت آن نيز نسبت به دو لايه فوق العاده كم مي‌باشد.
دروهله اول به نظر مي‌رسد كه جريان الكترون ها مسير خود را بايد از طريق بيس ـ اميتر ببندند ولي عملا اين طور نيست و قسمت اعظم اين جريان از طريق كلكتور بسته مي‌شود.
دليل اين عمل آن است كه:
1. به كلكتور ولتاژ مثبت وصل شده است واين ولتاژ قادر است الكترونها را به طرف خود جذب كند
2. لايه بيس بسيا رنازك است و الكترون ها به محض وارد شدن به لايه بيس ، به خاطر كم بودن اين فاصله با كلكتور ، جذب آن مي‌شوند.
3. سطح كلكتورحودود9 برابر بزرگتر از سطح اميتر مي‌باشد، لذا احاطه كامل بر ورود الكترون به لايه بيس داشته و تقريبا آنها را جذب مي‌كند.
4. ناخالصي بيس كم است و الكترون ها با حفره ها كمتر تركيب مي‌شوند،لذا تقريبا بيش از 95% الكترون هايي كه وارد لايه بيس مي‌شوند، مدار خود را از طريق كلكتور مي‌بندند.

4ـ3 باياس FR