Семицондуцтор Басицс
Преглед
Модерна технологија је омогућена захваљујући класи материјала познатих као полупроводници. Све активне компоненте, интегрисана кола, микрочипови, транзистори, као и многи сензори су изграђени са полупроводничким материјалима. Док је силицијум најчешће коришћен и најпознатији полупроводнички материјал који се користи у електроници, користи се широк спектар полупроводника, укључујући германијум, галијум арсенид, силицијум карбид, као и органске полупроводнике. Сваки материјал доноси одређене предности табелама, као што су однос трошкова / учинка, брзи рад, високотемпературна или жељени одговор на сигнал.
Полупроводници
Оно што чини полупроводнике тако корисним је могућност прецизног надзора њихових електричних особина и понашања током процеса производње. Полупроводничке особине се контролишу додавањем малих количина нечистоћа у полупроводнику кроз процес назван допинг, са различитим нечистоћима и концентрацијама које производе различите ефекте. Контролом допинга, начин на који се електрична струја помера кроз полупроводник може се контролисати.
У типичном проводнику, попут бакра, електрони преносе струју и делују као носач пуњења. У полупроводници и електрони и "рупе", одсуство електрона, делују као носиоци пуњења. Контролом допинга полупроводника, проводљивост и носач пуњења могу бити прилагођени да буду или електрони или рупе.
Постоје две врсте допинга, Н-типа и П-типа. Н-типа допанти, обично фосфор или арсен, имају пет електрона, који када се дода полупроводнику обезбеђује додатни слободни електрон. С обзиром да електрони имају негативан наелектрисан материјал, такав начин наношења материјала назива се Н-тип. П-тип допанти, као што су бор и галијум, имају само три електрона која резултирају у одсуству електрона у полупроводничком кристалу, стварајући ефекат рупа или позитивног набоја, стога назив П-типа. И допанти типа Н-типа и П-типа, чак и у малим количинама, чине полупроводник пристојним проводником. Међутим, полупроводници типа Н-типа и П-типа нису сасвим посебни, будући да су само пристојни проводници. Међутим, када их поставите у контакт једни с другима, формирајући ПН спој, добијате веома различита и веома корисна понашања.
ПН Јунцтион Диоде
ПН спој, за разлику од сваког материјала посебно, не делује као проводник. Уместо да дозвољавају струји да тече у било којем правцу, ПН спој омогућује само струјање у једном правцу, стварајући основну диоду. Наношење напона преко ПН споја у правцу напред (предња предњача) помаже у томе да се електрони у Н-типском подручју комбинују са отвором у региону типа П. Покушај обрнутог тока струје (обрнутог предозирања) преко диоде присиљава електронима и рупама који расту који спречавају струјање да протиче кроз спој. Комбиновање ПН крижања на друге начине отвара врата другим полупроводничким компонентама, као што је транзистор.
Транзистори
Основни транзистор је направљен од комбинације споја три Н-типа и П-типа материјала, а не два која се користе у диоди. Комбиновање ових материјала даје НПН и ПНП транзисторе који су познати као транзистори биполарног споја или БЈТ. Центар, или база, регион БЈТ дозвољава транзистору да делује као прекидач или појачавач.
Док НПН и ПНП транзистори могу изгледати као две диоде које се враћају назад, што би блокирало све токове у било ком правцу. Када се средњи слој нагиње напред, тако да се мала струја протиче кроз средњи слој, промене својстава диоде формиране са средњим слојем омогућавају да много већа струја прође кроз цијели уређај. Ово понашање даје транзистору могућност амплификације малих струја и да дјелује као прекидач који укључује или искључује тренутни извор.
Разноврсни типови транзистора и других полупроводничких уређаја могу се направити комбиновањем ПН спојница на више начина, од напредних транзистора специјалних функција до контролисаних диода. Следе само неколико компоненти направљених од пажљивих комбинација ПН крижања.
- ДИАЦ
- Ласерска диода
- Светлећа диода (ЛЕД)
- Зенер диода
- Дарлингтон транзистор
- Транзистор са ефектом поља, укључујући МОСФЕТ
- ИГБТ транзистор
- Силиконски контролисани исправљач (СЦР)
- Интегрисано коло (ИЦ)
- Микропроцесор
- Дигитална меморија - РАМ и РОМ
Сензори
Поред тренутне контроле коју допуштају полупроводници, они такође имају својства која чине ефективне сензоре. Може бити осјетљив на промјене температуре, притиска и свјетлости. Промена отпорности је најчешћа врста одговора за полуводљиви сензор. Неколико типова сензора омогућених карактеристикама полупроводника су наведене у наставку.
- Сензор дворане (сензор магнетног поља)
- Термистор (отпорни температурни сензор)
- ЦЦД / ЦМОС (сензор слике)
- Пхотодиоде (сензор светлости)
- Фоторесистор (сензор светлости)
- Пиезоресистивни (сензори притиска / напрезања)