Dabarsoo badhii
 Hallaga Siiliikoonii (silicon wafer) kan naanneewwan atoome (billeewwan) hedduu of irraa qabu. Siiliikooniin dabarsoo badhii isa beekamaadha. | |
| Odeeffannoo Waliigalaa | |
|---|---|
| Damee Saayinsii | Fiiziksii / Keemistirii / Injinariingii Elektirikii |
| Yaad-rimeewwan Gurguddoo | |
| Yaad-rimee Ijoo | Dandeettii elektirikii dabarsuu kan too'atamuu danda'u, Doopingii, Baandii Anniisaa |
| Seenaa fi Ogeessota | |
| Hojirra Oolmaa fi Walqabatii | |
| Faayidaa Hojirraa | Tiraanzistara, Daayood, Seelii Soolarii, Naannee Atoome (IC) |
| Dameewwan Walqabatan | Fiiziksii Qaama Jajjaboo, Keemistirii Meeshaalee, Elektirooniksii |
Dabarsoon Badhiin (Afaan Ingiliffaan: Semiconductor) wanta jajjaboo kan dandeettiin inni elektirikii ittiin dabarsu gidduu dabarsoo (akka koopparii) fi ittistuu (akka giraasii) tti argamuudha. Amalli isaa inni addaa fi dinqisiisaan dandeettii elektirikii dabarsuu isaa too'achuun kan danda'amu ta'uu isaati. Kunis hoo'a, ifa, ykn atoomota biroo xiqqoo itti dabaluun (adeemsa doopingii jedhamuun) dabarsoo gaarii ykn ittistuu gaarii akka ta'u gochuun ni danda'ama. Amalli jijjiiramaa kun dabarsoo badhii lafee dugdaa teeknooloojii elektirooniksii ammayyaa hunda taasiseera.
Meeshaaleen akka kompiitaraa, bilbila harkaa (smartphone), televijinii dijitaalaa, fi meeshaaleen elektirooniksii biroo hundi bu'uuraan naannee atoome (integrated circuits) ykn billee (chips) irraa hojjetamu. Billeewwan kunniin immoo irra caalaan isaanii dabarsoo badhii isa beekamaa kan ta'e, siiliikoonii (silicon), irraa oomishamu. Guddinni fi babal'inni teeknooloojii dabarsoo badhii Warraaqsa Dijitaalaa fiduun, jireenya dhala namaa guutummaatti jijjiireera.
Seenaa Dabarsoo Badhii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Ka'umsa Durii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Amalli dabarsoo badhii jaarraa 19ffaa jalqaba keessa hubatamuu eegale. Bara 1833, Maayikil Faaradaay yeroo salfaayidii meetii (silver sulfide) hoo'isu, ittisuun (resistance) isaa hoo'a wajjin akka hir'atu arge. Kun amala dabarsoota idilee kan hoo'a wajjin ittisuun isaanii dabalu irraa faallaa ture. Bara 1874, Karl Ferdinand Braun amala "asymmetric conduction" jedhamu sibiilota sulfayidii keessatti argate; kunis yaa'antaan elektirikii kallattii tokkotti salphaatti, kallattii faallaatiin immoo rakkinaan akka yaa'u agarsiisa. Argannoon kun bu'uura daayoodii (diode) ammayyaatiif kaa'e.
Dhaloota Elektirooniksii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Guddinni guddaan kan dhufe jaarraa 20ffaa jalqaba keessa yeroo raadiyoon uumamedha. Raadiyoowwan jalqabaa mallattoo raadiyoo dhaggeeffatamutti jijjiiruuf "kiristaala wiskerii ilkee" (cat's-whisker detector) fayyadamaa turan. Meeshaan kun kiristaala dabarsoo badhii (akka galena) fi shiboo haphii fayyadama. Haa ta'u malee, yeroo sana saayinsiin duuba isaa jiru sirriitti hin hubatamne ture. Guddinni tuubii vaakiyuumiin (vacuum tube) elektirooniksii saffisaan guddisus, tuubiiwwan gurguddoo, kan dafanii caban, fi anniisaa guddaa fayyadaman turan.
Argannoo Taraansistarii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]
Warraaqsi dhugaan kan dhufe bara 1947tti, yeroo saayintistoonni Laabiraatorii Bell, John Bardeen, Walter Brattain, fi William Shockley, taraansistara jalqabaa kalaqanidha. Taraansistarri meeshaa dabarsoo badhii (jermeniyeemii) irraa hojjetame kan akka bancuftuu (switch) fi guddistuu (amplifier) mallattoo elektirikiitti tajaajiludha. Inni tuubii vaakiyuumiin baayyee xiqqaa, cimina qabu, fi anniisaa xiqqoo kan fayyadamu ture. Argannoon kun elektirooniksii guutummaatti jijjiiree, bara dijitaalaa ammayyaatiif karaa bane. Argannoo kanaaf, saayintistoonni sadan kun bara 1956 Badhaasa Noobelii Fiiziksii argatan.
- Guddina Siiliikoonii fi Naannee Atoome ###
Taraansistaroonni jalqabaa jermeniyeemii irraa hojjetamaa turan. Haa ta'u malee, jermeniyeemiin hoo'a olaanaatti sirriitti hin hojjetu. Bara 1954, Teeksaas Inistirumeentis (Texas Instruments) taraansistara siiliikoonii irraa hojjetame isa jalqabaa uume. Siiliikooniin hoo'atti kan cimu fi uumama keessatti baay'inaan kan argamu waan ta'eef, dafee jermeniyeemii bakka bu'e. Guddinni itti aanu kalaqa naannee atoome (integrated circuit) bara 1958tti ture. Kunis taraansistaroota, morkitoota, fi qaamolee biroo hedduu billee (chip) siiliikoonii tokko irratti walitti qindeessuun, kompiitaroota fi meeshaalee elektirooniksii caalaatti xixiqqoo, saffisoo, fi rakasa ta'an uumuuf dandeessise.
Fiiziksii Dabarsoo Badhii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Amalli addaa dabarsoo badhii caasaa atoomii fi anniisaa elektiroonota isaanii irraa madda. Fiiziksiin kun tooftaa baandii anniisaa (energy band theory) jedhamuun ibsama.
Baandii Anniisaa (Energy Bands)
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Wantoota jajjaboo keessatti, sadarkaan anniisaa elektiroonotaa gara baandiiwwan adda addaatti gurmaa'a. Baandiin barbaachisaan lama:
- Baandii Vaalansii (Valence Band): Baandii anniisaa isa gad-aanaa yoo ta'u, elektiroononni alaa atoomiitti hidhamanii argamu.
- Baandii Dabarsoo (Conduction Band): Baandii anniisaa isa ol'aanaadha. Elektiroononni baandii kana keessa jiran bilisaan socho'uun yaa'antaa elektirikii uumuu danda'u.
Garaagarummaan dabarsoo, ittistuu, fi dabarsoo badhii bal'ina qaawwa anniisaa (band gap) baandiiwwan lamaan gidduu jiru irratti hundaa'a.
- Dabarsoo (Conductor): Baandiin vaalansii fi baandiin dabarsoo wal irra bu'u. Kanaaf, elektiroononni salphaatti gara baandii dabarssootti ce'uun yaa'antaa uumu.
- Ittistuu (Insulator): Qaawwi anniisaa baayyee bal'aadha. Elektiroononni ce'uuf anniisaa guddaa waan barbaadaniif, yaa'antaan hin uumamu.
- Dabarsoo Badhii (Semiconductor): Qaawwi anniisaa giddu-galeessa. Hoo'iyyaa zeeroo durtii (absolute zero) irratti akka ittistuutti hojjeta. Garuu hoo'a ykn anniisaa biraa yoo argate, elektiroononni muraasni gara baandii dabarsootti utaaluun yaa'antaa xiqqoo uumuu danda'u.
Doopingii (Doping)
[gulaali | lakkaddaa gulaali]
Amala elektirikii dabarsoo badhii jijjiiruuf tooftaan beekamaan doopingii jedhama. Kunis atoomota biroo (impurities) xiqqoo, too'annaan, gara kiristaala dabarsoo badhii qulqulluutti dabaluudha. Doopingiin gosa lama qaba:
- Doopingii Gosa-n (n-type): Atoomota elektiroonii vaalansii tokko dabalataa qaban (fkn, foosfarasii) gara siiliikooniitti dabaluudha. Atoomiin kun elektiroonii "gad-lakkisaa" (donor) ta'a. Elektiroononni dabalataa kunniin baay'inaan baandii dabarsoo keessa jiraachuun, yaa'antaan salphaatti akka uumamu godhu. 'n' jechuun negaatiivii, kan guuttii elektiroonotaa agarsiisu.
- Doopingii Gosa-p (p-type): Atoomota elektiroonii vaalansii tokko hir'uu qaban (fkn, booronii) gara siiliikooniitti dabaluudha. Atoomiin kun elektiroonii "fudhataa" (acceptor) ta'a. Hir'inni elektiroonii kun "qaawwa" (hole) poozatiivii fakkaatu uuma. Qaawwonni kunniin socho'uun yaa'antaa uumuu danda'u. 'p' jechuun poozatiivii, kan guuttii qaawwaa agarsiisu.
Fayyadama Dabarsoo Badhii
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Daayoodii (Diode)
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Daayoodiin meeshaa elektirooniksii kan uumamu yoo dabarsoon badhii gosa-p fi gosa-n walitti qabsiifamanidha (p-n junction). Amalli isaa inni guddaan yaa'antaa kallattii tokko qofaan dabarsuu isaati. Kunis akka huutuu (valve) elektirikiitti tajaajila. Daayoodonni yaa'antaa AC gara DCtti jijjiiruuf (rectification), mallattoo raadiyoo irraa suuduuf, fi ifa maddisiisuuf (akka LED) fayyadu.
Taraansistarii (Transistor)
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Taraansistarri ijaarsa bu'uuraa elektirooniksii ammayyaati. Innis baqqaana dabarsoo badhii sadii (akka p-n-p ykn n-p-n) irraa ijaarama. Dalagaan isaa gurguddoon lama:
- **bancuftuu (Switch):** Voolteejii xiqqoo fayyadamuun yaa'antaa guddaa banuu fi cufuu. Dalagaan kun bu'uura loojikii dijitaalaa fi kuufannoo kompiitaraati.
- **Guddistuu (Amplifier):** Mallattoo elektirikii laafaa (akka sagalee maayikirofoonii) fudhatee gara mallattoo jabaatti guddisuu.
Naannee Atoome (Integrated Circuit - IC)
[gulaali | lakkaddaa gulaali]Naannee atoome ykn billeen (chip) taraansistaroota, daayoodota, morkitoota, fi kuustoota miliyoonaan ykn biiliyoonaan lakkaa'aman kan billee siiliikoonii tokko irratti ijaaramaniidha. Kalaqni kun meeshaaleen elektirooniksii akka xiqqaatan, saffisoo, rakasa, fi amansiisoo akka ta'an taasiseera. Maayikiropooseesaroonni (CPU) kompiitaraa fakkeenya naannee atoome walxaxaa isa guddaadha.
Meeshaalee Biroo
[gulaali | lakkaddaa gulaali]- Seelii Soolarii (Solar Cell): Anniisaa ifa aduu kallattiin gara anniisaa elektirikiitti jijjiiru.
- Laayizarii (Laser): Laayizaroonni dabarsoo badhii irraa hojjetaman CD/DVD taphattoota, maxxansa laayizarii, fi wal-qunnamtii faayibar optiksii keessatti argamu.
- Siribduu Suuraa (Image Sensors): Kaameraawwan dijitaalaa fi bilbila harkaa keessatti ifa gara mallattoo elektirikiitti jijjiiruun suuraa uumu.