Basics dwar is-Semikondutturi
Ħarsa ġenerali
It-teknoloġija moderna hija possibbli grazzi għal klassi ta 'materjali msejħa semikondutturi. Il-komponenti attivi kollha, ċirkwiti integrati, mikroċippijiet, transisters, kif ukoll bosta sensuri huma mibnija b'materjali semikondutturi. Filwaqt li s-silikon huwa l-materjal semikonduttur l-aktar użat u l-iktar magħruf użat fl-elettronika, tintuża firxa wiesgħa ta 'semikondutturi inkluż Germanium, Gallium Arsenide, Silicon Carbide, kif ukoll semikondutturi organiċi. Kull materjal iġib miegħu ċerti vantaġġi fit-tabella bħall-proporzjon ta 'spiża / prestazzjoni, tħaddim b'veloċità għolja, temperatura għolja, jew ir-rispons mixtieq għal sinjal.
Semikondutturi
Dak li jagħmel is-semikondutturi hekk utli huwa l-ħila li wieħed jikkontrolla b'mod preċiż il-proprjetajiet elettriċi u l-imġiba tagħhom matul il-proċess tal-manifattura. Il-proprjetajiet ta 'semikondutturi huma kkontrollati billi jiżdiedu ammonti żgħar ta' impuritajiet fis-semikondutturi permezz ta 'proċess imsejjaħ doping, b'impuritajiet u konċentrazzjonijiet differenti li jipproduċu effetti differenti. Permezz tal-kontroll tad-doping, il-mod kif kurrent elettriku jiċċaqlaq permezz ta 'semikondutturi jista' jiġi kkontrollat.
F'konduttur tipiku, bħal ramm, l-elettroni jġorru l-kurrent u jaġixxu bħala t-trasportatur tal-ħlas. Fis-semikondutturi kemm elettroni kif ukoll 'toqob', in-nuqqas ta 'elettron, jaġixxu bħala trasportaturi tal-ħlas. Billi tikkontrolla d-doping tas-semikondutturi, il-konduttività, u t-trasportatur tal-ħlas jistgħu jitfasslu jew bħala elettroni jew toqba bbażata.
Hemm żewġ tipi ta 'doping, N-tip, u P-type. Id-dopanti tat-tip N, tipikament il-fosfru jew l-arseniku, għandhom ħames elettroni, li meta miżjuda ma 'semikondutturi jipprovdu elettron żejda b'xejn. Peress li l-elettroni għandhom piż negattiv, materjal imdewweb b'dan il-mod jissejjaħ tip N. D-dopanti tat-tip P, bħall-boron u l-gallju, għandhom biss tliet elettroni li jirriżultaw fin-nuqqas ta 'elettron fil-kristall semikunduttur, li effettivament joħloq toqba jew piż pożittiv, għalhekk l-isem P-tip. Kemm id-dopanti tat-tip N u kemm tat-tip P, anke fi kwantitajiet żgħar, jagħmlu semikondutturi konduttur deċenti. Madankollu, is-semikondutturi tat-tip N u tat-tip P mhumiex speċjali ħafna minnhom infushom, billi huma biss kondutturi deċenti. Madankollu, meta tpoġġihom f'kuntatt ma 'xulxin, li jiffurmaw junction PN, ikollok xi imgieba ferm differenti u utli ħafna.
Id-Dijodu tal-Junction PN
A junction PN, differenti minn kull materjal separatament, ma jaġixxix bħal konduttur. Minflok ma tippermetti li l-kurrent jiċċirkola f'waħda mid-direzzjoni, junction PN jippermetti biss li l-kurrent jiċċirkola f'direzzjoni waħda, u joħloq dijodu bażiku. L-applikazzjoni ta 'vultaġġ madwar junction PN fid-direzzjoni' l quddiem (preġudizzju 'l quddiem) tgħin biex l-elettroni fir-reġjun tat-tip N jikkombinaw mat-toqob fir-reġjun tat-tip P. L-attentat biex ireġġgħu lura l-fluss tal-kurrent (preġudizzju b'lura) permezz tad-dijodu tinforza l-elettroni u t-toqob separati li jipprevjenu li l-kurrent jiċċirkola tul il-junction. Il-kombinazzjoni tal-junctions PN b'modi oħrajn tiftaħ il-bibien għal komponenti semikondutturi oħra, bħat-transistor.
Transisters
It-transistor bażiku huwa magħmul mill-kombinazzjoni tal-junction ta 'tliet materjali tat-tip N u tat-tip P minflok it-tnejn użati f'diode. Il-kombinazzjoni ta 'dawn il-materjali tagħti l-transisters NPN u PNP li huma magħrufa bħala transisters ta' junction bipolari jew BJTs. Iċ-ċentru, jew il-bażi, ir-reġjun BJT jippermetti lit-transistor biex jaġixxi bħala swiċċ jew amplifikatur.
Filwaqt li transisters NPN u PNP jistgħu jidhru bħala żewġ dijodi mqiegħda lura, li jimblukkaw il-kurrent kollu milli joħroġ f'xi direzzjoni. Meta s-saff taċ-ċentru jkun imdawwar 'il quddiem sabiex kurrent żgħir joħroġ mis-saff taċ-ċentru, il-proprjetajiet tad-dijodu ffurmat bis-saff ċentrali jinbidlu biex jippermettu kurrent ferm ikbar għall-apparat kollu. Din l-imġieba tagħti transistor il-kapaċità li tkabbar il-kurrenti ż-żgħar u li taġixxi bħala swiċċ li ddawwal sors ta 'kurrent fuq jew barra.
Diversi tipi ta 'transisters u mezzi semikondutturi oħra jistgħu jsiru billi jingħaqdu l-junctions PN f'numru ta' modi, minn transisters ta 'funzjoni speċjali avvanzati għal dijodi kkontrollati. Dawn li ġejjin huma biss ftit mill-komponenti magħmula minn kombinazzjonijiet bir-reqqa ta 'junctions PN.
- DIAC
- Dijodu bil-lejżer
- Dijowd li jarmi d-dawl (LED)
- Diodu zener
- Transistor Darlington
- Transistor b'effett fuq il-post, inklużi MOSFETs
- Transistor IGBT
- Rettifikatur ikkontrollat bis-silikon (SCR)
- Ċirkwit integrat (ICs)
- Mikroproċessur
- Memorja Diġitali - RAM u ROM
Sensuri
Minbarra l-kontroll attwali li s-semikondutturi jippermettu, għandhom ukoll proprjetajiet li jagħmlu għas-sensuri effettivi. Jistgħu jsiru sensittivi għall-bidliet fit-temperatura, il-pressjoni u d-dawl. Bidla fir-reżistenza hija l-iktar tip komuni ta 'rispons għal senser semi-konduttiv. Ftit mit-tipi ta 'sensors li huma possibbli permezz ta' proprjetajiet tas-semikundutturi huma elenkati hawn taħt.
- Sonda tal-effett Hall (sensor tal-kamp manjetiku)
- Termistor (sensur ta 'temperatura reżistiva)
- CCD / CMOS (sensor ta 'l-immaġni)
- Photodiode (sensor tad-dawl)
- Photoresistor (sensor tad-dawl)
- Piezoresistiv (sensers ta 'pressjoni / razza)