Электроника қалай жұмыс істейді

Жартылай өткізгіш негіздері

Шолу

Заманауи технологиялар жартылай өткізгіштер деп аталатын материалдар класы арқасында мүмкін болады. Барлық белсенді компоненттер, интегралды схемалар, микрочиптер, транзисторлар, сондай-ақ көптеген сенсорлар жартылай өткізгіш материалдармен жабдықталған. Кремний электроникада қолданылатын ең танымал және ең танымал жартылай өткізгіш материал болғанымен, жартылай өткізгіштер кеңінен қолданылады, соның ішінде Герман, Галий Арсенит, Киликон Карбид, сондай-ақ органикалық жартылай өткізгіштер. Әрбір материал шығындар / өнімділік коэффициенті, жоғары жылдамдықты жұмыс, жоғары температура немесе сигналға қажетті жауап сияқты үстелге белгілі бір артықшылықтарды береді.

Жартылай өткізгіштер

Жартылайөткізгіштерді соншалықты пайдалы етеді - бұл өндірістік процесте олардың электр қасиеттерін және мінез-құлқын нақты бақылауға қабілеттілігі. Жартылай өткізгіш қасиеттері жартылай өткізгіштегі допинг деп аталатын үдеріс арқылы әртүрлі қоспаларды шығаратын әр түрлі қоспалармен және концентрациялармен қоспалардың аз мөлшерін қосумен реттеледі. Допингті бақылау арқылы, электр тогының жартылай өткізгіш арқылы өтуі бақылануы мүмкін.

Мыс сияқты типтік дирижерде электрондар ток өткізеді және заряд тасымалдаушы ретінде әрекет етеді. Жартылай өткізгіштерде электрондардың да, тесіктердің де электрондардың жоқтығы заряд тасымалдаушы ретінде әрекет етеді. Жартылай өткізгіштің допингін бақылау арқылы өткізгіштігі мен заряд тасымалдаушысы электронды немесе тесікке негізделе алады.

Допингтің екі түрі бар: N-түрі және P-түрі. N-типті допандар, әдетте фосфор немесе мышьяк, бес электронға ие, ол жартылай өткізгішке қосқанда қосымша еркін электронды қамтамасыз етеді. Электрондардың теріс заряды болғандықтан, бұл жолмен N-тип деп аталады. Б-бор мен галий сияқты P-типті допанды тек үш электроннан тұрады, бұл жартылай өткізгіш кристалдардағы электронның жоқтығына әкеліп соғады, бұл периферияны немесе оң зарядты тиімді түрде жасайды, сондықтан P-типі. N-типті және P-типті допандылар да, тіпті минуттарда да, жартылай өткізгішті лайықты өткізгішке айналдырады. Дегенмен, N-типті және P-типті жартылай өткізгіштер өздеріне тән емес, тек жақсы өткізгіштер. Дегенмен, оларды бір-бірімен байланыстырып, PN түйінін қалыптастырғанда, сіз өте әртүрлі және өте пайдалы мінез-құлықтарды аласыз.

PN қосындысының диоды

Әрбір материалдан бөлек PN түйіні, өткізгіш ретінде әрекет етпейді. Токқа кез келген бағытта өтуге жол бермей, PN түйіні тек бір бағытта ағымды ағызып, негізгі диод жасайды. Алдыңғы бағытта (алдыңғы жақта) PN түйісінде кернеуді қолдану N типті аймақтағы электрондарды P-типті аймақтағы тесіктерге біріктіреді. Диод арқылы ток ағынын (кері бағытта) ағызу әрекеті электрондар мен тесіктерді қиылысу арқылы ағымды ағып кетуіне кедергі келтіреді. PN түйіндерін басқа жолмен біріктіру есіктерді транзистор сияқты басқа жартылай өткізгіш компоненттерге ашады.

Транзисторлар

Негізгі транзистор диодта қолданылатын екі N-типті және P-типті материалдардың түйісуінен жасалады. Осы материалдарды біріктіру NPN және PNP транзисторлар береді, олар биполярлы байланыс транзисторлары немесе BJTs деп аталады. Орталық немесе базалық BJT транзисторы коммутатор немесе күшейткіш ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

NPN және PNP транзисторлары барлық екі ағымның кез келген бағытта ағып кетуіне кедергі келтіретін екі диодқа ұқсас болуы мүмкін. Ортаңғы қабат фокустық болған кезде орталық қабатта кішкентай ток ағып, ортаңғы қабатпен қалыптасқан диодтың қасиеттері бүкіл құрылғының ішінде әлдеқайда үлкен ток ағып кетуіне мүмкіндік береді. Бұл мінез-құлық транзисторға шағын ағындарды күшейтуге және ток көзін қосуға немесе өшіруге арналған қосқыш ретінде әрекет етуге мүмкіндік береді.

Трансисторлар мен басқа жартылай өткізгіш құрылғылардың көптеген түрлерін PN интерфейстерін жетілдірілген, арнайы функциялар транзисторларынан басқарылатын диодтарға дейін бірнеше тәсілмен біріктіру арқылы жасауға болады. Келесі компоненттер PN түйіндерінің мұқият комбинацияларынан жасалған бірнеше ғана.

Датчиктер

Жартылай өткізгіштерге мүмкіндік беретін ағымды бақылаудан басқа, олар да тиімді сенсорлар жасауға мүмкіндік береді. Олар температураның, қысымның және жарықтың өзгеруіне сезімтал болуы мүмкін. Қарсылықтың өзгеруі жартылай өткізгіш сенсор үшін ең көп тараған жауап түрі болып табылады. Жартылай өткізгіш қасиеттермен мүмкін болатын бірнеше сенсор түрі төменде келтірілген.