ווי עלעקטראָניקס אַרבעט

Semiconductor Basics

איבערבליק

מאָדערן טעכנאָלאָגיע איז מעגלעך דאַנק צו אַ סאָרט פון מאַטעריאַלס גערופן סעמיקאַנדאַקטערז. אַלע אַקטיוו קאַמפּאָונאַנץ, ינאַגרייטיד סערקאַץ, מיקראָטשיפּס, טראַנזיסטערז, און פילע סענסאָרס זענען געבויט מיט סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַלס. בשעת סיליציום איז די מערסט וויידלי געוויינט און בעסטער-באקאנט סעמיקאַנדאַקטער מאַטעריאַל געניצט אין עלעקטראָניק, אַ ברייט קייט פון האַלבקאָנדוקטאָרס איז געניצט אַרייַנגערעכנט גערמאַניום, גאַללים אַרסענידע, סיליציום קאַרבידע, און אָרגאַניק סעמיקאַנדאַקטערז. יעדער מאַטעריאַל ברענגט עטלעכע אַדוואַנטאַגעס צו די טיש אַזאַ ווי פּרייַז / פאָרשטעלונג פאַרהעלטעניש, הויך-גיכקייַט אָפּעראַציע, הויך-טעמפּעראַטור, אָדער די געוואלט ענטפער צו אַ סיגנאַל.

Semiconductors

וואָס מאכט סעמיקאַנדאַקטערז אַזוי נוצלעך איז די פיייקייַט צו דווקא קאָנטראָלירן זייער ילעקטריקאַל פּראָפּערטיעס און נאַטור בעשאַס די מאַנופאַקטורינג פּראָצעס. סעמיקאַנדאַקטער פּראָפּערטיעס זענען קאַנטראָולד דורך אַדינג אַ קליין אַמאַונץ פון ימפּיוראַטיז אין דעם סעמיקאַנדאַקטער דורך אַ פּראָצעס גערופן דאָפּינג, מיט פאַרשידענע ימפּיוראַטיז און קאַנסאַנטריישאַנז שאפן פאַרשידענע יפעקס. דורך קאַנטראָולינג די דאָפּינג, די וועג אַ ילעקטריקאַל קראַנט מאָוועס דורך אַ סעמיקאַנדאַקטער קענען זיין קאַנטראָולד.

אין אַ טיפּיש אָנפירער, ווי קופּער, עלעקטראָנס פירן די קראַנט און אַקט ווי די אָפּצאָל טרעגער. אין סעמיקאַנדאַקטערס ביידע עלעקטראָנס און 'האָלעס,' דער אַוועק פון אַ עלעקטראָן, אַקט ווי אָפּצאָל קאַריערז. דורך קאַנטראָולינג די דאָפּינג פון די סעמיקאַנדאַקטער, די קאַנדאַקטיוואַטי, און די אָפּצאָל טרעגער קענען זיין טיילערד צו זיין עלעקטראָן אָדער לאָך באזירט.

עס זענען צוויי טייפּס פון דאָפּינג, N-טיפּ, און פּ-טיפּ. N-טיפּ דאָפּאַנץ, typically phosphorus or arsenic, have five electrons, which when added to a semiconductor provides an extra free electron. זינט עלעקטראָנס האָבן אַ נעגאַטיוו אָפּצאָל, אַ מאַטעריאַל דאָופּט דעם וועג איז גערופן ן-טיפּ. פּ-טיפּ דאָפּאַנץ, אַזאַ ווי באָראָן און גאַליאַמז, האָבן בלויז דרייַ עלעקטראָנס וואָס רעזולטאַט אין דער אַוועק פון אַ עלעקטראָן אין די האַלבקאָנדוקטאָר קריסטאַל, יפעקטיוולי שאפן אַ לאָך אָדער אַ positive אָפּצאָל, דערפאר די נאָמען פּ-טיפּ. ביידע N-טיפּ און פּ-טיפּ דאָפּאַנץ, אַפֿילו אין מינוט קוואַנטאַטיז, וועט מאַכן אַ סעמיקאַנדאַקטער אַ לייַטיש אָנפירער. אָבער, N-טיפּ און פּ-טיפּ סעמיקאַנדאַקטערז זענען נישט זייער ספּעציעל דורך זיך, זיינען פּונקט לייַטיש קאָנדוקטאָרס. אָבער, ווען איר שטעלן זיי אין קאָנטאַקט מיט יעדער אנדערער, ​​פאָרמינג אַ פּן קנופּ, איר באַקומען עטלעכע זייער אַנדערש און זייער נוציק ביכייוויערז.

די פּן קנופּ דייאָוד

א פּן קנופּ, ניט ענלעך יעדער מאַטעריאַל סעפּעראַטלי, טוט נישט שפּילן ווי אַ אָנפירער. אלא ווי אַלאַוינג קראַנט צו לויפן אין יעדער ריכטונג, אַ פּן קנופּ בלויז אַלאַוז קראַנט צו לויפן אין איין ריכטונג, שאפן אַ גרונט דייאָוד. אַפּפּליינג אַ וואָולטידזש אַריבער אַ פּן קנופּ אין די פאָרויס ריכטונג (פאָרויס פאָרורטייל) העלפט די עלעקטראָנס אין די ן-טיפּ געגנט פאַרבינדן מיט די האָלעס אין די פּ-טיפּ געגנט. אַטאַמפּטינג צו פאַרקערט די לויפן פון קראַנט (פאַרקערט פאָרורטייל) דורך די דייאָוד פאָרסעס די עלעקטראָנס און האָלעס באַזונדער וואָס פאַרמייַדן קראַנט פון פלאָוינג אַריבער דעם קנופּ. קאַמביינינג פּן דזשונקטיאָנס אין אנדערע וועגן עפענען די טירן צו אנדערע סעמיקאַנדאַקטער קאַמפּאָונאַנץ, אַזאַ ווי די טראַנסיסטאָר.

Transistors

א יקערדיק טראַנסיסטאָר איז געמאכט פון די קאָמבינאַציע פון ​​די קנופּ פון דרייַ N-טיפּ און פּ-טיפּ מאַטעריאַלס אלא ווי די צוויי געניצט אין אַ דייאָוד. קאַמביינינג די מאַטעריאַלס ייעלדס די נפּן און פּנפּ טראַנזיסטערז וואָס זענען באקאנט ווי ביפּאָלאַר דזשונקטיאָן טראַנסישאַנז אָדער בדזשטס. די צענטער, אָדער באַזע, געגנט בדזשט אַלאַוז די טראַנסיסטאָר צו שפּילן ווי אַ באַשטימען אָדער אַמפּלאַפייער.

בשעת נפּן און פּנפּ טראַנזיסטאָרז קען זיין ווי צוויי דייאָודז שטעלן זיך צוריק צו צוריק, וואָס וואָלט בלאָק אַלע קראַנט פון פלאָוינג אין יעדער ריכטונג. ווען די צענטער שיכטע איז פאָרויס פאָרויס, אַזוי אַז אַ קליין קראַנט פלאָוז דורך די צענטער שיכטע, די פּראָפּערטיעס פון די דייאָוד געשאפן מיט די צענטער שיכטע טוישן צו לאָזן אַ פיל גרעסערע קראַנט צו לויפן איבער די גאנצע מיטל. דעם נאַטור גיט אַ טראַנסיסטאָר די פיייקייַט צו אַמפּלאַפיי קליין קעראַנץ און צו שפּילן ווי אַ באַשטימען טורנינג אַ קראַנט מקור אויף אָדער אַוועק.

א פאַרשיידנקייַט פון טייפּס פון טראַנזיסטערז און אנדערע סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס קענען זיין געמאכט דורך קאַמביינינג פּן דזשונקטיאָנס אין אַ נומער פון וועגן, פון אַוואַנסירטע, ספּעציעל פונקציאָנירן טראַנזיסטאָרס צו קאַנטראָולד דיאָדעס. די פאלגענדע זענען נאָר אַ ביסל פון די קאַמפּאָונאַנץ געמאכט פון אָפּגעהיט קאַמבאַניישאַנז פון PN דזשונקטיאָנס.

סענסאָרס

אין דערצו צו דעם קראַנט קאָנטראָל אַז סעמיקאַנדאַקטערז לאָזן, זיי אויך האָבן פּראָפּערטיעס אַז מאַכן פֿאַר עפעקטיוו סענסאָרס. זיי קענען זיין געמאכט שפּירעוודיק צו ענדערונגען אין טעמפּעראַטור, דרוק און ליכט. א ענדערונג אין קעגנשטעל איז די מערסט פּראָסט טיפּ פון ענטפער פֿאַר אַ האַלב - קאַנדאַקטיוו סענסער. עטלעכע פון ​​די טייפּס פון סענסאָרס וואָס זענען מעגלעך דורך האַלבקאָנדוקטאָר פּראָפּערטיעס זענען ליסטעד ונטער.