Semiconductor Basics
Orokorra
Teknologia modernoak semiconductors izeneko materialen klase bati esker lortzen du. Osagai aktibo guztiak, zirkuitu integratuak, mikrotxipak, transistoreak, eta sentsore askok material semieroaleen bidez egiten dira. Silizioa elektronikan erabiltzen den material semieroale ezagunik ezagunena eta ezagunena den arren, erdieroaleen sorta zabala erabiltzen da, Germanium, Gallium Arsenide, Silicon Carbide, eta baita erdieroale organikoak ere. Material bakoitzak mahaiaren abantaila batzuk dakartza, esate baterako, kostu / errendimenduaren ratioa, abiadura handiko eragiketa, tenperatura altuak edo seinale bat nahi den erantzuna.
erdieroaleak
Horregatik, erdieroaleak hain baliagarriak diren fabrikazio-prozesuan fabrikazio-prozesuan beren propietate elektrikoak eta portaera kontrolatzeko gaitasuna da. Semiconductor propietateak erdieroaleen inpedantzia kopuru txikiak gehitzen dira, dopina izeneko prozesu baten bidez, ezberdintasun ezberdinekin eta efektu desberdinak sortzen dituzten kontzentrazioekin. Dopina kontrolatuz, modu semantikoa bidez mugitzen den korronte elektrikoa kontrolatzen da.
Kondentsadore tipiko batean, kobreak bezala, elektroiak korronte elektrikoa egiten du eta karga garraiolaria da. Semiconductors bai elektroiak eta 'zuloak', elektroiak eza, karga garraiolari gisa jokatzen dute. Semiconductoraren dopina kontrolatuz, eroankortasuna eta karga garraiagailua egokitu daitezke bai elektroiak bai zuloetan oinarrituta.
Dopina, N motakoa eta P motako bi mota daude. N-motako dopanteak, normalean fosforoak edo arsenikoak, bost elektroi dituzte, eta erdieroale batek elektroi gehigarri bat ematen duenean. Elektroiak karga negatiboak badira, dopatzeko material hau N motakoa da. P-motako dopanteek, esate baterako, boroa eta galioa, hiru elektroi bakarrik dituzte, erdieroaleen kristalezko elektroi baten gabeziak eragiten dituena, zulo bat edo karga positiboa sortzen duena, horregatik, P-mota izenekoa. N-motako eta P-motako dopanteak, nahiz eta kantitate txikietan, erdieroaleak zuzendari duina. Hala ere, N-mota eta P-motako erdieroaleak ez dira oso berez berezikoak, zuzendaritza duinak besterik ez baitira. Hala ere, elkarren artean harremanetan jartzen zarenean, PN lotura bat osatuz, jokabide oso ezberdinak eta oso baliagarriak lortzen dituzu.
PN Junction Diodo
PN bateratzeak, material bakoitza bereizita ez bezala, ez du eroale gisa funtzionatzen. Bi norabidetan korronte korronte bat baino gehiago baimendu beharrean, PN korronteak norabidearen uneko norabidean bakarrik uzten du, oinarrizko diodoa sortuz. PN aldeko tentsio bat aplikatuz norabide aurreratuan (atzeko aldeak) N-motako eskualdeetan elektroiak konbinatzen ditu P-motako eskualdeko zuloekin. Diode bidez korronte (dibertsitate alderantzikagarria) fluxua alderantzikatzea saiatzen da elektroiak eta zuloak bereizten dituztenak, uneko korronteak korrontean zehar isurtzen ez duen bitartean. PNren bidegurutzeak beste modu batzuekin konbinatzen ditu beste erdieroale osagai batzuetara ateak irekitzen dituena, adibidez, transistorea.
transistoreak
Oinarrizko transistorea hiru N motako eta P-motako materialen elkargunearen bidez egiten da, eta ez diodanean erabiltzen. Material horiek konbinatuz NPN eta PNP transistoreak ematen dituzte, bipolarretako transistore bipolarrak edo BJTak deritze. Erdigunea, edo oinarria, BJT eskualdea aukera ematen du transistoreak aldatzeko edo anplifikadorea egiteko.
NPN eta PNP transistoreek bi diodoak atzera egin ditzakete, korronte guztiak blokeatuta utziko lituzke noranzkoan. Erdiko geruza biribilduta dagoenean korronte txikia korronte geruzaren bidez isurtzen denean, erdiko geruzarekin osatutako diodoaren propietateak aldatu egiten dira korronte askoz handiagoa gailu osoan zehar. Portaera honek transistore bat ematen du korronte txikiak handitzeko eta uneko iturria pizteko edo itzaltzeko modua aktibatzeko.
Hainbat transistore mota eta beste erdieroale gailu batzuek PNren bidegurutze konbinatuz hainbat modutan egin ditzakegu, funtzio aurreratuen eta funtzioen transistoreen artean, kontrolatutako diodoetatik. Honako hauek dira PNren bideguruen konbinazio zainduak egindako osagai batzuk.
- DIAC
- Laser diodoa
- Argia emititzen diodoa (LED)
- Zener diodoa
- Darlington transistorea
- Eremu efektuko transistorea, MOSFETak barne
- IGBT transistorea
- Silizio kontrolatua rectifier (SCR)
- Zirkuitu integratua (IC)
- mikroprozesadore
- Memoria Digitala - RAM eta ROM
sentsoreak
Semieroaleek ematen duten uneko kontrolaz gain, sentsore eraginkorrak lortzeko propietateak ere baditu. Tenperatura, presioa eta argia aldatzeko sentikorrak izan daitezke. Erresistentzia aldatzea erdi-eroaleen sentsoreentzako erantzun mota ohikoena da. Semiconductor propietateen bidez lortutako sentsore mota batzuk azaltzen dira.
- Hall effect sensor (eremu magnetikoaren sentsorea)
- Termistor (tenperatura erresistentzia sentsorea)
- CCD / CMOS (irudiaren sentsorea)
- Fotodiode (argi-sentsorea)
- Argazkigintza (argi sentsorea)
- Piezoresistiboak (presio / tentsio sentsoreak)