Puslaidininkinis įtaisas sudarytas iš medžiagos, kuri nėra nei geras laidininkas, nei geras izoliatorius, jis vadinamas puslaidininkiu. Tokie prietaisai plačiai pritaikomi dėl jų patikimumo, kompaktiškumo ir mažos kainos. Tai yra atskiri komponentai, naudojami maitinimo įtaisuose, kompaktiškuose optiniuose jutikliuose ir šviesos skleidžiančiuose įrenginiuose, įskaitant kietojo kūno lazerius. Jie turi daugybę srovės ir įtampos valdymo galimybių, kurių srovės galia viršija 5000 amperų, o įtampa viršija 100 000 voltų. Dar svarbiau, puslaidininkiniai įtaisai integruotis į sudėtingas, bet lengvai sukuriamas mikroelektronines grandines. Jų laukia tikėtina ateitis - pagrindiniai daugumos elektroninių sistemų elementai, įskaitant ryšius su duomenų apdorojimo, vartotojų ir pramoninės kontrolės įranga.

Kas yra puslaidininkiniai įtaisai?

Puslaidininkiniai įtaisai yra ne kas kita Elektroniniai komponentai kurios naudoja puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip silicis, germanis ir galio arsenidas, taip pat organinių puslaidininkių elektronines savybes. Puslaidininkiniai įtaisai daugelyje programų pakeitė vakuuminius vamzdžius. Jie naudoja elektroninį laidumą kietoje būsenoje, priešingai nei termioninė emisija dideliame vakuume. Puslaidininkiniai įtaisai gaminami tiek atskiriems įtaisams, tiek integruoti grandynai , kuriuos sudaro nuo kelių iki milijardų prietaisų, pagamintų ir sujungtų ant vieno puslaidininkio padėklo ar plokštelės.

Puslaidininkiniai įtaisai

Puslaidininkinės medžiagos yra naudingos dėl jų elgesio, kurį galima lengvai valdyti pridedant priemaišų, vadinamą dopingu. Puslaidininkių laidumą galima kontroliuoti elektriniu ar magnetiniu lauku, veikiant šviesai ar šilumai, arba mechaniškai deformuojant monokristalinį tinklelį, todėl puslaidininkiai gali sukurti puikius jutiklius. Srovės laidumas puslaidininkyje vyksta be elektronų ir skylių, bendrai vadinamų krūvininkų. Silicio dopingas atliekamas pridedant nedidelį kiekį priemaišų atomų, taip pat fosforui ar borui, žymiai padidina puslaidininkyje esančių elektronų ar skylių skaičių.

Kai legiruotame puslaidininkyje yra perteklinių skylių, jis vadinamas „p tipo“ (teigiamas skylėms) puslaidininkiu, o kai jame yra šiek tiek laisvųjų elektronų pertekliaus, jis vadinamas „n tipo“ (neigiamas elektronams) puslaidininkiu. daugumos mobiliojo ryšio paslaugų teikėjų mokesčio ženklas. Jungiamosios vietos, susidariusios sujungus n tipo ir p tipo puslaidininkius, vadinamos p – n jungtimi.

Diodas

Puslaidininkis diodas yra prietaisas paprastai susideda iš vienos p-n sankryžos. P tipo ir n tipo puslaidininkių sandūra sudaro išeikvojimo sritį, kur srovės laidumą rezervuoja mobiliųjų krūvininkų trūkumas. Kai prietaisas yra nukreiptas į priekį, šis išeikvojimo regionas sumažėja, leidžiantis reikšmingai praleisti laidą, kai diodas yra atvirkštinis, galima pasiekti tik mažiau srovės ir išplėsti išeikvojimo sritį. Veikiant puslaidininkį šviesai, gali susidaryti elektronų skylių poros, o tai padidina laisvųjų nešėjų skaičių ir tuo pačiu laidumą. Diodai, optimizuoti siekiant pasinaudoti šiuo reiškiniu, yra žinomi kaip fotodiodai. Kombinuoti puslaidininkiniai diodai taip pat naudojami šviesai, šviesos diodams ir lazeriniams diodams generuoti.

Diodas

Tranzistorius

Bipoliniai jungiamieji tranzistoriai susidaro iš dviejų p-n sandūrų, arba p-n-p, arba n-p-n konfigūracijoje. Vidurinis arba pagrindas, regionas tarp sankryžų paprastai yra labai siauras. Kiti regionai ir su jais susiję terminalai yra žinomi kaip spinduoliai ir surinkėjai. Maža srovė, įpurškiama per mazgą tarp pagrindo ir spinduolio, keičia pagrindo kolektoriaus sankryžos savybes, todėl ji gali praleisti srovę, net jei ji yra priešinga. Tai sukuria didesnę srovę tarp kolektoriaus ir spinduolio ir valdoma bazės-spinduolio srovės.

Tranzistorius

Kitas tranzistorių tipas, vadinamas lauko tranzistorius , jis veikia pagal principą, kad puslaidininkių laidumas gali padidėti arba sumažėti esant elektriniam laukui. Elektrinis laukas gali padidinti elektronų ir skylių skaičių puslaidininkyje, taip pakeisdamas jo laidumą. Elektrinis laukas gali būti veikiamas atvirkštinio poslinkio p-n sandūra, ir jis sudaro jungties lauko tranzistorių (JFET) arba elektrodą, izoliuotą nuo birių medžiagų oksido sluoksniu, ir sudaro metalo oksido puslaidininkio lauko tranzistorius (MOSFET).

“kaip veikia 2 krypčių jungiklis ”

Dabar diena yra dažniausiai naudojama MOSFET, kietojo kūno ir puslaidininkių įtaisuose. Vartų elektrodas įkraunamas, kad susidarytų elektrinis laukas, galintis valdyti „kanalo“ laidumą tarp dviejų gnybtų, vadinamas šaltiniu ir nutekėjimu. Priklausomai nuo kanalo tipo kanale, prietaisas gali būti n-kanalų (elektronams) arba p-kanalų (skylėms) MOSFET.

Puslaidininkių įtaisų medžiagos

Silicis (Si) yra plačiausiai naudojama puslaidininkinių įtaisų medžiaga. Tai turi mažesnes žaliavų sąnaudas ir palyginti paprastą procesą. Dėl naudingos temperatūros diapazono jis šiuo metu yra geriausias kompromisas tarp įvairių konkuruojančių medžiagų. Puslaidininkinių įtaisų gamyboje naudojamas silicis šiuo metu yra pagamintas į dubenis, kurių skersmuo yra pakankamai didelis, kad būtų galima pagaminti 300 mm (12 colių) plokšteles.

“nuolatinės srovės įtampos padvigubinimas ”

Germanis (Ge) buvo plačiai naudojamas ankstyvosiose puslaidininkinėse medžiagose, tačiau jo šiluminis jautrumas yra mažiau naudingas nei silicis. Šiais laikais germanis dažnai legiruojamas (Si) siliciu, naudojamas labai greitais „SiGe“ įrenginiais. IBM yra pagrindinis tokių prietaisų gamintojas.

Galio arsenidas (GaAs) taip pat plačiai naudojamas kartu su greitaeigiais įtaisais, tačiau iki šiol buvo sunku suformuoti didelio skersmens dubenėlius iš šios medžiagos, ribojant plokštelių skersmens dydžius, žymiai mažesnius nei silicio plokštelių, taip gaminant masinę gallio arsenido gamybą. (GaAs) prietaisai žymiai brangesni už silicį.

Bendrų puslaidininkių įtaisų sąrašas

Į bendrų puslaidininkinių įtaisų sąrašą daugiausia įeina du gnybtai, trys gnybtai ir keturi galiniai įtaisai.

Bendri puslaidininkiniai įtaisai

Dviejų terminalų įtaisai yra

Diodas (lygintuvo diodas)
Guno diodas
Poveikio diodai
Lazerio diodas
„Zener“ diodas
Schottky diodas
PIN diodas
Tunelio diodas
Šviesos diodas (LED)
Foto tranzistorius
Fotoelementas
Saulės elementas
Trumpalaikis įtampos slopinimo diodas
VCSEL

Trijų terminalų įrenginiai yra

Bipolinis tranzistorius
Lauko tranzistorius
Darlingtono tranzistorius
Izoliuotų vartų bipolinis tranzistorius (IGBT)
Jungiamasis tranzistorius
Silikonu valdomas lygintuvas
Tiristorius
TRIAC

Keturių galinių įrenginių yra

Nuotraukų jungtis („Optocoupler“)
Hall efekto jutiklis (magnetinio lauko jutiklis)

Puslaidininkių prietaisų programos

Visų tipų tranzistoriai gali būti naudojami kaip loginių vartų statybiniai blokai , kuris yra naudingas projektuojant skaitmenines grandines. Pavyzdžiui, tokiose skaitmeninėse grandinėse kaip mikroprocesoriai, tranzistoriai, kurie veikia kaip MOSFET jungiklis (įjungimas-išjungimas), vartams naudojama įtampa lemia, ar jungiklis įjungtas, ar išjungtas.

Transistoriai, naudojami analoginėms grandinėms, neveikia kaip jungikliai (įjungimo-išjungimo) santykinai, jie reaguoja į nuolatinį įvesties diapazoną su ištisiniu išėjimo diapazonu. Paprastose analoginėse grandinėse yra osciliatoriai ir stiprintuvai. Grandinės, kurios sąveikauja arba persijungia tarp analoginių ir skaitmeninių grandinių, yra žinomos kaip mišraus signalo grandinės.

Puslaidininkinių įtaisų pranašumai

Kadangi puslaidininkiniai įtaisai neturi gijų, todėl jiems kaitinti nereikia energijos, kad būtų sukurta elektronų emisija.
Kadangi šildymas nereikalingas, puslaidininkiniai įtaisai pradeda veikti, kai tik įjungiama grandinė.
Veikimo metu puslaidininkiniai įtaisai nekelia jokio triukšmo.
Puslaidininkiniai įtaisai, palyginti su vakuuminiais vamzdeliais, reikalauja žemos įtampos veikimo.
Dėl mažų dydžių grandinės, kuriose yra puslaidininkiniai įtaisai, yra labai kompaktiškos.
Puslaidininkiniai įtaisai yra atsparūs smūgiams.
Puslaidininkiniai įtaisai yra pigesni, palyginti su vakuuminiais vamzdeliais.
Puslaidininkių įtaisų gyvenimas yra beveik neribotas.
Kadangi puslaidininkiniuose įtaisuose nereikia sukurti vakuumo, jie neturi vakuumo pablogėjimo problemų.

Puslaidininkinių įtaisų trūkumai

Puslaidininkinių įtaisų triukšmo lygis yra didesnis, palyginti su vakuuminių vamzdžių.
Paprasti puslaidininkiniai įtaisai negali dirbti tiek energijos, kiek gali padaryti įprasti vakuuminiai vamzdeliai.
Aukšto dažnio diapazone jie blogai reaguoja.

Taigi visa tai yra apie skirtingų tipų puslaidininkinius įtaisus, įskaitant du gnybtus, tris gnybtus ir keturis galinius įtaisus. Tikimės, kad jūs geriau supratote šią koncepciją. Be to, jei turite abejonių dėl šios koncepcijos ar elektrinių ir elektroninių projektų, pateikite savo atsiliepimą komentuodami toliau pateiktame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, kokios yra puslaidininkių įtaisų programos?

Nuotraukų kreditai: