* ఏ పదార్థాల విద్యుత్ వాహకత్వం విద్యుత్‌వాహకాలకు, విద్యుత్ బంధకాలకు మధ్యస్తంగా ఉంటుందో, వాటిని అర్ధవాహకాలు అంటారు.
   ఉదా: సిలికాన్, జెర్మేనియం, కార్బన్, కాడ్మియం సల్ఫైడ్.
* అర్ధవాహకాల విద్యుత్ వాహకత్వం ఉష్ణోగ్రతతో పాటు పెరుగుతుంది.
* అర్ధవాహకాల ఉష్ణోగ్రత నిరోధ గుణకం (α) రుణాత్మకం.
* అర్ధవాహకాల్లో వాహకత్వం ఎలక్ట్రాన్‌లు, రంధ్రాల వల్ల ఏర్పడుతుంది.
* అర్ధవాహకాలకు మాలిన్యాలను (impurities) కలిపినప్పుడు, వాటి నిరోధం తగ్గుతుంది.
* అర్ధవాహకాల్లోని సంయోజక పట్టీ, వాహక పట్టీకి మధ్య నిషిద్ధ శక్తి అంతరం చాలా తక్కువగా సుమారు 1 ev ఉంటుంది.
* పరమ శూన్య ఉష్ణోగ్రత వద్ద అర్ధవాహకాలు బంధకాల మాదిరే పనిచేస్తాయి.

* అర్ధవాహకతను ప్రదర్శించే మూలకాల సంయోజకత 4. అంటే వాటి బాహ్య కర్పరంలో నాలుగు ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటాయి.
 

స్వభావజ అర్ధవాహకాలు (Intrinsic semiconductors)
* పరిశుద్ధమైన అర్ధవాహకాలను స్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటారు.
* వీటిలో సంయోజకపట్టీలోని రంధ్రాల సంఖ్య వాహక పట్టీలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్యకు సమానం.
* వీటిలో ఫెర్మి శక్తిస్థాయి సంయోజక పట్టీకి, వాహక పట్టీకి మధ్యలో ఉంటుంది.
* వీటికి విద్యుత్‌క్షేత్రాన్ని అనువర్తించినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్లు, రంధ్రాలు వ్యతిరేక దిశల్లో చలిస్తాయి.
 

అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు (Extrinsic semiconductors)
* మాలిన్యాలు కలిపిన అర్ధవాహకాలను అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటారు. కలిపే మాలిన్యాన్ని బట్టి అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు రెండు రకాలు:
  (i) n-రకం అర్ధవాహకం   (ii) p-రకం అర్ధవాహకం.
* వీటిలో ఫెర్మి శక్తిస్థాయి సంయోజక పట్టీకి, వాహక పట్టీకి మధ్యలో ఉండదు.
n - రకం అర్ధవాహకాలు
* పరిశుద్ధమైన Ge లేదా Si లో, పంచ సంయోజక మూలకాలను (ఉదా: ఫాస్ఫరస్, ఆర్సెనిక్) నియంత్రిత మోతాదులో కలిపినప్పుడు n - రకం అర్ధవాహకం లభిస్తుంది.
* వీటిలో సంయోజక పట్టీలోని రంధ్రాల సంఖ్య కంటే వాహకపట్టీలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటుంది.

* దీనిలో ఫెర్మి శక్తిస్థాయి వాహకపట్టీకి దగ్గరగా ఉంటుంది.
* ఇది తటస్థ అణువుల కలయిక వల్ల ఏర్పడుతుంది. కాబట్టి n -రకం అర్ధవాహకాలపై విద్యుదావేశం ఉండదు.
p - రకం అర్ధవాహకాలు
* పరిశుద్ధమైన Ge లేదా Si లో, త్రిసంయోజక మూలకాన్ని (ఉదా: అల్యూమినియం, గాలియం, ఇండియం లాంటివి) నియంత్రిత మోతాదులో కలిపినప్పుడు p రకం అర్ధవాహకం లభిస్తుంది.
* దీనిలో హెచ్చు సంఖ్యలో ఉన్న విద్యుదావేశాలు రంధ్రాలు. స్వల్పసంఖ్యలో ఉన్న విద్యుదావేశాలు ఎలక్ట్రాన్‌లు.
* దీనిలో ఫెర్మి శక్తిస్థాయి సంయోజకపట్టీకి దగ్గరగా ఉంటుంది.
* ఇది తటస్థ అణువుల కలయిక వల్ల ఏర్పడుతుంది. కాబట్టి p - రకం అర్ధవాహకాలపై విద్యుదావేశం ఉండదు.
 

సంధి డయోడ్ (Junction diode):
*  p రకం అర్ధవాహకాన్ని తగిన విధంగా n రకం అర్ధవాహకానికి కలిపినప్పుడు, ఆ సంధిని p-n సంధి అని, ఆ విధంగా ఏర్పడిన పరికరాన్ని p-n సంధి డయోడ్ అనీ అంటారు.
*  సంధి వద్ద రెండువైపులా ఏర్పడే ప్రదేశం ఆవేశ వాహకాలను విసరణ చెందిస్తుంది (ఎలక్ట్రాన్‌లు, రంధ్రాలు). ఈ ప్రదేశాన్ని ''లేమి పొర'' (depletion layer) అంటారు.
*  ఇది రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌లతో ఉంటుంది. కాబట్టి దీన్ని డయోడ్ అంటారు.
* డయోడ్ వలయ సంకేతం   బాణం శీర్షం విద్యుత్ ప్రవహించే దిశను తెలియజేస్తుంది.

*  సంధి వెంబడి కుడి నుంచి ఎడమకి ఏర్పడే విద్యుత్‌క్షేత్రం, n -ప్రాంతం నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌లు మరింక విసరణ చెందకుండా వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది.
*  లేమి పొర చివర్లలో ఏర్పడిన పొటెన్షియల్ వ్యత్యాసాన్ని, అవరోధ పొటెన్షియల్ అంటారు. జెర్మేనియంలో 0.3 V, సిలికాన్‌లో 0.7 V అవరోధ పొటెన్షియల్ ఉంటుంది.
*  డయోడ్‌కు బాహ్యజనకం కలపనంతవరకు అది విద్యుత్ ప్రవహింపజేయడానికి మొగ్గు చూపదు (దీన్ని unbiased అంటారు).

పురోబయాస్ (Forward bias)
* అనువర్తిత వోల్టేజి వల్ల ఒక సంధి డయోడ్‌కి చెందిన p-ప్రాంతం ధనాత్మకంగా, n-ప్రాంతం రుణాత్మకంగా ఉండేలా ఒక బ్యాటరీని ఆ సంధి డయోడ్‌కి కలిపితే, ఆ డయోడ్ పురోబయాస్‌లో ఉందంటారు.
* అనువర్తిత వోల్టేజి అవరోధ పొటెన్షియల్ కంటే తగినంత ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు అధిక సంఖ్యలో ఆవేశ వాహకాలు (ఎలక్ట్రాన్‌లు, రంధ్రాలు) సంధిని దాటతాయి.
* n ప్రాంతంలోని ఎలక్ట్రాన్‌లు సంధి వైపు దూసుకెళ్లి, సంధిని దాటతాయి, రంధ్రాలు కూడా వ్యతిరేక దిశలో సంధిని దాటతాయి.
* అవరోధ పొటెన్షియల్ తగ్గుతుంది.
* లేమి పొర వెడల్పు తగ్గుతుంది.
* ఇలా పురోబయాస్‌లోని డయోడ్‌లోని విద్యుత్‌ప్రవాహం నిశితంగా పెరుగుతుంది.

తిరోబయాస్ (Reverse bias)
* అనువర్తిత వోల్టేజి వల్ల ఒక సంధి డయోడ్‌కి చెందిన p- ప్రాంతం రుణాత్మకంగా, n- ప్రాంతం ధనాత్మకంగా ఉండేలా ఒక బ్యాటరీని సంధి డయోడ్‌కి కలిపితే, ఆ డయోడ్ ''తిరోబయాస్''లో ఉందంటారు.
* బ్యాటరీ అధిక సంఖ్యలోని ఆవేశ వాహకాలకు తిరోబయాస్‌గా, అల్పసంఖ్యలోని ఆవేశ వాహకాలకు పురోబయాస్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది.
* అల్పసంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాల వల్ల తిరోబయాస్‌లోనూ కొద్దిపాటి విద్యుత్ ప్రవాహం ( 1 µA) ఉంటుంది.
* అవరోధ పొటెన్షియల్ పెరుగుతుంది.
* లేమిపొర వెడల్పు పెరుగుతుంది.
 

విచ్ఛేదన ప్రాంతం (Break down region)
* అనువర్తిత వోల్టేజి బాగా పెంచినప్పుడు, అర్ధవాహకంలోని సమయోజనీయ బంధాలు విచ్ఛేదం చెంది అధిక సంఖ్యలో ఆవేశ వాహకాలు (ఎలక్ట్రాన్‌లు, రంధ్రాలు) ఉత్పత్తి అవుతాయి. కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవాహంలో హఠాత్తుగా విపరీతమైన పెరుగుదల కనిపిస్తుంది. ఈ ప్రాంతాన్ని విచ్ఛేదన ప్రాంతం అంటారు.
* ఏ అనువర్తిత వోల్టేజి వద్ద విచ్ఛేదన ప్రాంతం ఏర్పడుతుందో, ఆ వోల్టేజిని ''విచ్ఛేదన వోల్టేజి'' అంటారు.
* డయోడ్ విచ్ఛేదన ప్రాంతానికి వచ్చినప్పుడు, అధిక విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేస్తుంది అంటే తక్కువ నిరోధాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.

ఏకధిక్కారిణిగా సంధి డయోడ్ (Juction diode as rectifier)
* డయోడ్ పురోబయాస్‌లో ఉన్నప్పుడు విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేస్తుంది. తిరోబయాస్‌లో ఉన్నప్పుడు ప్రవహింపజేయదు. ఈ ఒక దిశకు చెందిన ధర్మం (Unidirectional property) వల్ల డయోడ్‌ను ''ఏకధిక్కారణం'' (Rectification) ప్రక్రియలో ఉపయోగిస్తారు.
* ఏకధిక్కారిణి (Rectifier): ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చే ప్రక్రియనే ''ఏకధిక్కారణం'' (Rectification) అంటారు. దీనికి వాడే పరికరాన్ని ''ఏకధిక్కారిణి'' (Rectifier) అంటారు.
 

అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణి (Half wave rectifier)
* ఒకే డయోడ్‌తో అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణిని నిర్మిస్తారు.
* నివేశిత ac లోని ధనాత్మక అర్ధచక్రానికి (డయోడ్ పురోబయాస్‌లో ఉంటుంది) డయోడ్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* నివేశిత ac లోని రుణ అర్ధ చక్రానికి (డయోడ్ తిరోబయాస్‌లో ఉంటుంది) డయోడ్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించదు.
* నివేశిత ac లోని అర్ధతరంగం మాత్రమే నిర్గమనం చెందుతుంది.

ఇక్కడ r_f = డయోడ్ పురోనిరోధం R_L = భార నిరోధం.
* అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణిలో, నివేశిత ac సామర్థ్యంలో గరిష్ఠంగా 40.6% వరకు నిర్గమన dc సామర్థ్యంగా వెలువడుతుంది.
 

పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణి (Full wave Rectifier)
* రెండు సంధి డయోడ్‌లు D₁, D₂, సెంటర్ ట్యాప్ పరివర్తకాన్ని ఉపయోగించి పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణిని నిర్మిస్తారు.
* నివేశిత ac లోని ధనాత్మక అర్ధచక్రానికి (D₁ పురోబయాస్‌లో, D₂ తిరోబయాస్‌లో ఉంటాయి) డయోడ్ D₁ ద్వారా మాత్రమే విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* నివేశిత ac లోని రుణాత్మక అర్ధచక్రానికి (D₂ పురోబయాస్‌లో, D₁ తిరోబయాస్‌లో ఉంటాయి) డయోడ్ D₂ ద్వారా మాత్రమే విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* ఇలా నివేశిత ac లోని ధన, రుణ రెండు అర్ధచక్రాలకు, ఏకాంతరంగా D₁, D₂ ల వల్ల నిర్గమ వలయంలో విద్యుత్ పొందవచ్చు. 
* పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణి దక్షత 
ఇక్కడ r_f = డయోడ్ పురోనిరోధం  R_L = భార నిరోధం.
* పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణిలో నివేశిత ac సామర్థ్యంలో గరిష్ఠంగా 81.2% వరకు నిర్గమ dc సామర్థ్యంగా వెలువడుతుంది.

జీనర్ డయోడ్ (Zener diode)
* జీనర్ డయోడ్ అనేది భంజన ప్రాంతంలో పనిచేసే తిరోబయాస్‌లోని, ఎక్కువగా మాదీకరణం చేసిన ఒక సిలికాన్ (లేదా జెర్మేనియం) p-n డయోడ్. దీని సంకేతం పటంలో చూపినట్లు ఉంటుంది.

                       
           p-n డయోడ్                                    జీనర్ డయోడ్  
* దీన్ని ఎల్లప్పుడూ తిరోబయాస్‌లో ఉపయోగిస్తారు.
* జీనర్ డయోడ్ నిరోధం శూన్యం.
* దీన్ని వోల్టేజి నియంత్రణకారిగా (Voltage regulator) ఉపయోగిస్తారు. వోల్టేజి నియంత్రణకారిగా ఉపయోగించే విద్యుత్ వలయాన్ని పటంలో చూడొచ్చు. 
I = I_L + I_Z
V_in = V_Z + I_R
V_out = V_Z     

ట్రాన్సిస్టర్ (Transistor)
* ట్రాన్సిస్టర్ అనేది 'మూడు పొరల అర్ధవాహక పరికరం. రెండు p-n సంధి డయోడ్‌లతో ఉంటుంది.
* ట్రాన్సిస్టర్ విద్యుత్ సంకేతాన్ని తక్కువ నిరోధం ఉన్న పథం నుంచి అధిక నిరోధం ఉన్న పథానికి బదిలీ చేస్తుంది.
* Transfer + Resistor = Trnsistor
* ట్రాన్సిస్టర్‌లో మూడు ప్రాంతాలు ఉంటాయి. అవి:
i) ఉద్గారకం (Emitter) ii) ఆధారం (Base) iii) సేకరణి (Collector).
* ట్రాన్సిస్టర్‌లో ఉద్గారి - ఆధారం సంధి ఎల్లప్పుడూ పురోబయాస్‌లో, సేకరణి - ఆధారం సంధి తిరోశక్మంలోనూ ఉంటాయి.

n-p-n ట్రాన్సిస్టర్:
దీనిలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశవాహకాలు ఎలక్ట్రాన్‌లు, సంప్రదాయిక విద్యుత్ ప్రవాహం ఆధారం నుంచి ఉద్గారికి ప్రవహిస్తుంది.
        I_E = I_B + I_C

 p-n-p ట్రాన్సిస్టర్
దీనిలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశవాహకాలు రంధ్రాలు, సంప్రదాయిక విద్యుత్ ప్రవాహం ఉద్గారి నుంచి ఆధారం వైపు ప్రవహిస్తుంది.
  I_E = I_B + I_C
* ట్రాన్సిస్టర్‌లను డోలకాలుగా, వర్ధకాలుగా, స్విచ్‌లుగా కూడా ఉపయోగిస్తారు.
* ట్రాన్సిస్టర్‌ను వివిధ రకాలుగా సంధానించవచ్చు.
   i) ఉమ్మడి ఆధార విన్యాసం 
  ii) ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసం 
  iii) ఉమ్మడి సేకరిణి విన్యాసం
* ఉమ్మడి ఆధార విన్యాసంలో విద్యుత్ ప్రవాహ వర్ధక గుణకం లేదా విద్యుత్ ప్రవాహ వృద్ధి (α)

* α విలువ ఎల్లప్పుడూ ఒకటి కంటే తక్కువ, దీని విలువ 0.9 నుంచి 0.99 మధ్య మారుతూ ఉంటుంది.
* ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసంలో విద్యుత్ ప్రవాహ వర్ధక గుణకం లేదా విద్యుత్ ప్రవాహ వృద్ధి (β)

                                                    
దీని విలువ 20 నుంచి 200 ల మధ్య ఉంటుంది.
* α, β ల మధ్య సంబంధం 
* α విలువ 1 ని చేరితే, β విలువ అనంతమవుతుంది.
* ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసంలో ట్రాన్సిస్టర్ విద్యుత్ ప్రవాహ వృద్ధి చాలా ఎక్కువ. ఈ కారణం వల్ల ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసాన్ని (CE) ఉపయోగిస్తారు.
* ట్రాన్సిస్టర్ విద్యుత్ ప్రవాహాల మధ్య సంబంధం 

 ట్రాన్సిస్టర్‌లోని మూడు ప్రాంతాల్లోని విద్యుత్ ప్రవాహాల నిష్పత్తి   I_E : I_B : I_C = 1 : (1 − α) : α
* ట్రాన్సిస్టర్ ఉమ్మడి ఉద్గారక వలయంలో నివేశ వలయం నిరోధం

                       
* నిర్గమ వలయ నిరోధం

                       
* వోల్టేజి లాభం = విద్యుత్ ప్రవాహ వృద్ధి × నిరోధంలో వృద్ధి  
* సామర్థ్య లాభం =