асновы Semiconductor
агляд
Сучасныя тэхналогіі стала магчымым дзякуючы класу матэрыялаў, званых паўправаднікамі. Усе актыўныя кампаненты, інтэгральныя схемы, мікрасхемы, транзістары, а таксама шматлікія датчыкі будуюцца з паўправадніковымі матэрыяламі. У той час як крэмній з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўванай і найбольш вядомы паўправадніковы матэрыял, які выкарыстоўваецца ў электроніцы, шырокі спектр паўправаднікоў выкарыстоўваецца ў тым ліку германію, арсенід Галіі, карбіду крэмнія, а таксама арганічных паўправаднікоў. Кожны матэрыял дае пэўныя перавагі ў табліцу, такія як суадносіны кошту / прадукцыйнасці, высокая хуткасць, высокая тэмпература, або жаданы адказ на сігнал.
паўправаднікі
Тое, што робіць паўправаднікі настолькі карысным з'яўляецца магчымасць дакладна кантраляваць свае электрычныя ўласцівасці і паводзіны падчас вытворчага працэсу. Ўласцівасці паўправадніковых кіруюцца шляхам дадання невялікіх колькасцяў прымешак у паўправадніку з дапамогай працэсу, званага легіравання, з рознымі прымешкамі і канцэнтрацыях, якія вырабляюць розныя эфекты. Кіруючы легіраванне, шлях электрычнага току праходзіць праз паўправаднік можна кіраваць.
У тыповым правадыру, як медзь, электроны нясуць ток і дзейнічаць у якасці носьбіта зарада. У паўправадніках электронаў і дзірак «» адсутнасць электрона, выступаюць у якасці носьбітаў зарада. Кіруючы легіраванне паўправадніка, праводнасці і носьбіта зарада могуць быць прыстасаваныя, каб быць альбо электрон або дзірка аснове.
Ёсць два тыпу легіравання, N-тыпу, і P-тыпу. легіравальных N-тыпу, як правіла, фосфар або мыш'як, мае пяць электронаў, якія пры даданні ў паўправаднік забяспечвае дадатковы свабодны электрон. Паколькі электроны маюць адмоўны зарад, матэрыял легіраваных такім чынам, называецца N-тыпу. легіравальных Р-тыпу, такія як бор і галій, ёсць толькі тры электрона, якія прыводзяць у адсутнасці электрона ў крышталі паўправадніка, эфектыўна ствараючы адтуліну або станоўчы зарад, адсюль і назва P-тып. Абодва N-тыпу і р-тыпу легіравальных, нават у малаважных колькасцях, зробіць паўправадніковы годны правадыр. Тым не менш, N-тып і паўправаднікі р-тыпу не вельмі спецыяльныя сам па сабе, будучы проста прыстойныя праваднікі. Тым не менш, калі вы змесціце іх у кантакт адзін з адным, утвараючы PN пераход, вы атрымліваеце некаторыя вельмі розныя і вельмі карысныя мадэлі паводзін.
Junction дыёд PN
Дзіркавы пераход, у адрозненне ад кожнага матэрыялу ў асобнасці, не дзейнічае як правадыр. Замест таго, каб дазволіць таку цечу ў любым кірунку, дзіркавы пераход толькі дазваляе току цячы ў адным кірунку, ствараючы асноўны дыёд. Прымяненне напружання на PN-пераходу ў прамым напрамку (наперад) зрушэння дапамагае электроны ў галіне N-тыпу ў спалучэнні з адтулінамі ў галіне Р-тыпу. Спроба зваротнага патоку току (адваротнае перанос), праз дыёд прымушае электроны і дзіркі адзін ад аднаго, якія прадухіляюць праходжанне току праз пераход. Спалучэнне PN скрыжаванняў іншых спосабаў адкрываюць дзверы для іншых паўправадніковых кампанентаў, такіх як транзістар.
транзістары
Асноўны транзістар выкананы з камбінацыі стыку трох N-тыпу і P-тыпу матэрыялаў, а не два, якія выкарыстоўваюцца ў дыёдзе. Спалучэнне гэтых матэрыялаў дае NPN і PNP транзістары, якія вядомыя як біпалярныя транзістары з злучальнымі або BJTs. Цэнтр, або падстава, вобласць BJT дазваляе транзістар выступаць у якасці перамыкача або ўзмацняльніка.
У той час як NPN і PNP транзістары могуць выглядаць як два дыёда, размешчаных спіна да спіны, якія будуць блакаваць усе праходжанне току ў любым кірунку. Калі цэнтральны пласт зрушаны ў прамым, так што невялікі ток працякае праз цэнтральны пласт, ўласцівасці дыёда, адукаванага з змяненнем цэнтральнага пласта, каб дазволіць значна большы ток цячы па ўсім прыладзе. Такія паводзіны дае транзістар магчымасць для ўзмацнення малых токаў і дзейнічаць як перамыкач павароту крыніцы току ўключэння або выключэння.
Разнастайнасць тыпаў транзістараў і іншых паўправадніковых прыбораў можа быць выраблена шляхам аб'яднання PN пераходаў ў шэрагу спосабаў, ад сучасных, спецыяльных функцыянальных транзістараў у кантраляваныя дыёды. Ніжэй прыводзяцца толькі некаторыя з кампанентаў, вырабленых з дбайных камбінацый PN пераходаў.
- DIAC
- лазерны дыёд
- Святлодыёд (СВД)
- стабилитрон
- транзістар Дарлінгтона
- Палявы транзістар, у тым ліку МАП-транзістараў
- IGBT транзістар
- Крэмній кіраваны выпрамнік (SCR),
- Інтэгральная схема (ІС)
- мікрапрацэсар
- Лічбавая памяць - RAM і ROM
датчыкаў
У дадатку да бягучага кантролю, што паўправадніковыя прыборы дазваляюць, яны таксама валодаюць ўласцівасцямі, якія робяць для эфектыўных датчыкаў. Яны могуць быць зроблены, каб быць адчувальныя да змен тэмпературы, ціску і святла. Змена супраціву з'яўляецца найбольш распаўсюджаным тыпам адказу на полупроводящий датчык. Некаторыя з тыпаў датчыкаў сталі магчымымі дзякуючы паўправадніковым уласцівасцях прыведзены ніжэй.
- Датчык эфекту Хола (датчык магнітнага поля)
- Термистор (рэзістыўны датчык тэмпературы)
- ПЗС / КМОП (датчык малюнка)
- Фотадыёд (датчык святла)
- Фоторезистор (датчык святла)
- Пьезорезистивная (ціск / тензодатчики)