félvezetők
Oldal: 1 2
Először is, hadd magyarázza a koncepció önálló - félvezető. Már ismert anyagok,
drámaian eltérő egymástól vezetőképesség réz (vezetőként nagyon kis elektromos ellenállás), szén vagy nagy ellenállású huzal (anyagaként gyártási ellenállások) és különböző műanyagok (például egy szigetelő anyag, amelynek igen nagy elektromos ellenállás). Semiconductor között zajlik egy vezetéket és egy szigetelő (dielektromos). Bizonyos körülmények között, akkor úgy viselkedik, mint egy karmester, más körülmények között - mint egy szigetelő. Mi az indoka? A kiindulási anyagot a félvezető diódák germánium (Ge) és szilícium (Si). Tól a fizika és a kémia természetesen ismerjük a szerkezet az atom. Tudjuk, hogy az atom pozitív töltésű atommag és negatív töltésű elektronok forgó mag körül stabil pályákon. Electron héj germánium atomok 32 elektronok, amelyek közül négy a forgatni a külső pályáján.
Éppen ezek a négy elektron, úgynevezett vegyérték, jelentősen annak tulajdonságait. germánium atom hajlamos szerezni egy stabil szerkezetet rejlő atomok inert gáz, és azzal jellemezve, hogy a külső pályájuk mindig szigorúan meghatározott elektronok száma (például 2, 8, 18 és így tovább. d.). így, a megszerzése egy ilyen szerkezet atom germánium lenne szükség, hogy a külső pályán négy elektronokat. A gyakorlatban ez történik annak a ténynek köszönhető, hogy minden egyes vegyérték-elektron egyesítünk egy elektronpárt a vegyérték-elektron a szomszédos atom. A pályája mindegyik vegyérték elektronok válik közös két szomszédos atomokhoz és a germánium-atomok maguk válnak stabil szerkezet jellemző az inert gáz atomok. Közleménye az ebből adódó a germánium kristály, az úgynevezett iker-elektronikus vagy kovalens.
Mi főként az érdekli az elektromos tulajdonságait félvezetők. Amint az ábrából látható, az összes az elektronok a külső pályák atomok kötött van azok magjaival; nem szabad elektronokat. Az ilyen kristály viselkedik elektromosan szigetelőként (dielektrikum). Hatása alatt a környezeti hőmérséklet, az atomok a kristályrácsban oszcillál relatív nyugalmi helyzetben. Mivel a különböző körülmények között, az egyes elektronok időről időre elszakadni a „” atom és szabadon mozoghat a kristályban. Azon a ponton, ahol a bal vegyérték-elektron, és amely tehát most már hiányzik a negatív töltés, egy pozitív tértöltés, nevezzük egy lyuk. Ez a lyuk Meg lehet tölteni a külső elektron pályája szomszédos atom, ahol ez az atom is megszerzi a pozitív töltés. Tehát egy relé érdekében a lyuk mozoghat kaotikusan az egész kristályt. Esl alkalmazzák a kristály feszültség, a szabad elektronok áramlását a pozitív pólus és a lyukak (azonos mennyiségben.) - a negatív fontos számunkra, hogy tudjuk, hogy az elektromos félvezető vezetőképessége is definiálja az elektron (negatív töltéshordozók), és a lyukak (pozitív töltéshordozók). a hőmérséklet növelésével, a kristály intrinsic vezetőképesség (elektromos vezetőképessége szennyezetlen anyagból) tovább növekszik. Alacsony hőmérsékleten, germánium viselkedik, mint egy szigetelő magas -, mint egy elektromos vezetőt.
Ugyanakkor az elektromos vezetőképesség a félvezető befolyásolni lehet más módon. A kristályrács helyszínek, mint szennyeződés bevezetése idegen atomok (ezt a folyamatot nevezik dopping), amelynek három vagy öt vegyérték elektronok, szennyeződések három vegyérték elektronok nevezzük akceptorok öt - donorok. De a kovalens kötések képződését van szükség, amint azt a fentiekben megjegyeztük, a négy vegyérték elektronok. Ezért, attól függően, hogy milyen típusú szennyeződések a kristály képződött vagy kiegészítő vezetési elektronok vagy lyukak, a száma és a mobilitása, amely már szobahőmérsékleten is, jelentősek. A donor szennyező, mint például germánium lehet öt vegyértékű antimon. Donor szennyező atom képezi négy elektron keresztül kovalens kötést négy szomszédos atomokban ötödik félvezető szennyező atom elektron levelek és szabaddá válik. Acceptor szennyező, mint például indium, szemben a félvezető atomok elválasztja az elektronok és tulajdonít magát. Ennek eredménye egy hatalmas lyukak száma.
Így, az elektromos vezetőképesség, a félvezető eredményeként dopping jelentősen növekszik. Semiconductor felesleges elektronok nevezzük ingerületvezetési félvezető n-típusú félvezető lyukakkal feleslegben p-típusú. Az elektromos vezetőképesség p-típusú által meghatározott lyukak, ezért itt hívják őket többségi hordozók, és a vezetési elektronok - kisebbség. Az n-típusú félvezető van - éppen ellenkezőleg.
Tekintsük milyen fizikai folyamatok előforduló közötti érintkezés két félvezetők különböző vezetési típusú, vagy, mint a p-n-csomópont. A kapott félvezető eszköz az úgynevezett félvezető dióda.
Az érintkező síkja vékony p- és n-félvezető határfelületi réteg alakul ki, amelyben a hordozók a negatív és pozitív töltések egy kölcsönös befolyás egymásra. A diffúziója következtében fellépő töltéshordozók fordul elő a pozitív N-régió és p-régió - negatív tértöltés. A potenciális különbség a n és p-régiók az úgynevezett érintkező potenciális különbség (germánium
Amikor a polaritását az alkalmazott feszültségek, többségi töltéshordozók kezdik szívunk be az érintkező réteg. Van egy nagy potenciális akadályt, amelyek felülkerekednek a többségi töltéshordozók lényegében képtelen (nagy elektromos ellenállás). Az átmenet tartalmazza zárás irányba. Ahhoz, hogy a kisebbségi töltéshordozók (elektronok a vezetési p-régió és lyukak a n-régió) fentiek nem vonatkoznak. Való áthaladás határréteg az alkalmazott feszültség nem akadályozza. Van egy kisebbségi töltéshordozók jelenlegi, úgynevezett fordított áram. Mivel a kisebbségi töltéshordozó koncentráció sokkal alacsonyabb, mint a mag, a visszirányú áram lényegében kevésbé közvetlen. Ezért, mondjuk a p-n-csomópont van helyesbítését hatása.
A vékony rétegben kialakítva a felület két félvezetők különböző electroconduction típusú tartalmaznak ionizált szennyező atomok vannak rögzítve, és szinte nincs mozgatható töltéshordozók - elektronok és lyukak. Következésképpen, egy ilyen rétegnek a tulajdonságait a dielektromos, és az EDP (egy elektron-lyuk találkozásánál) lehet tekinteni, mint egy lemezes kondenzátort, amelynek lemezei semleges p- és n-régió. Ha egy p- és n-domének, hogy csatolja a záróirányú feszültség, a vastagsága a p-n-átmenet, és a távolság a „lemezek” a kondenzátor növekedni fog, és ennek hatására kapacitása csökken.
Ez a kapacitás p-n-átmenet az úgynevezett töltés, vagy gát, mivel a jelenléte miatt a létezését pozitív és negatív töltések, vagy a potenciálgát a határfelületen a p és n-régió. Barrier kapacitás fordul elő, főleg, ha a fordított feszültségek a p-n-csomópont.
Kapacitív tulajdonságait p-n-átmenet használják félvezető diódák, úgynevezett varikap dióda. A varicaps töltési kapacitás érték változik megváltoztatásával az alkalmazott zárófeszültség hozzá.
Azáltal építési a félvezető dióda lehet sík, vagy pont.
Ahhoz, hogy a fém alap, az úgynevezett csiphordozó forrasztott félvezető n-típusú lemez. Felülről van fuzionálva egy csepp egy háromértékű fém, általában indium. indium atomok diffúz (behatolnak) a félvezető lemez és formában a felszínen a p-típusú réteg. A rétegek között a p- és n-típusú képződött EHP (elektron-lyuk csomópont). K chip és az indium összehegesztett vezetékek, amelyek célja a terminálok a dióda. Ahhoz, hogy megvédje a dióda a károsodástól, érintkezik egy félvezető fény, por és a nedvesség, helyezkedik el, ez egy légmentesen zárt kamrában.
Spot félvezető dióda magában foglal egy félvezető lemez és a n-típusú rugók hegyes volfrám vagy foszfor-bronz körülbelül 0,1 mm átmérőjű. Keresztül nyomódik a félvezető lemez rugós elektromos áram nagy szilárdságú, azzal az eredménnyel, hogy a fém rugós van hegesztve a félvezető lemez, amely egy éles széle a p-régió. Között a p-típusú régió és n-típusú félvezető van egy elektron-lyuk csomópont.
Minél nagyobb a területe EAF, annál több áram folyhat át, és annál nagyobb a kapacitása. Ezért planáris félvezető diódák vannak használt elektromos áramkörök, amelyekben magas áramok és amikor kapacitív tulajdonságait nem befolyásolják jelentősen a működését a dióda .Ebben nagyfrekvenciás áramkörök találkozásánál diódák nem lesz egyirányú vezetőképessége. Point diódákat áramkörök alacsony áramlatok és nagyfrekvenciás készülékek, amelyek megkövetelik a kis kapacitású EAF.
Szemléltesse félvezető diódák elektromos áramkörök formájában egy háromszög, és egy szegmens venni egyikén keresztül a csúcsok párhuzamosan ellenkező oldalon. Attól függően, hogy a felhasználás célja szerint dióda szimbólum tartalmazhat további karaktereket. Mindenesetre, akut háromszög csúcsa jelzi az áramlás irányában Egyenáramú diódán keresztül. Triangle megfelel a p-régióban, és néha az anód, vagy az adó és a vonalszakasz - n-régió és nevezett a katód vagy bázist.
Növeljük az előre feszültség a dióda és az aktuális értékek észre. A kapott adatokat ábrázoljuk egyenáram egy egyenfeszültség. Tekintsük ezt a táblázatot.
Kezdetben, egyenáramú lassan emelkedik, t. K. A kezdeti pillanata az elektromos akkumulátor nőtt zérusterű, és az elektromos mező p-n-átmenet csökken. Amikor az akkumulátor feszültség eléri a feszültség p-n-átmenet (0,25 V a germánium) elektromos mezők lesz egyenlő és ellentétes, a kapott mező nulla. Ettől a ponttól kezdve sorban jellemző lesz lineáris.
Most cserélje ki az akkumulátor csatlakozás polaritását. A fordított feszültséget növeljük, az áramerősség nagyságát feljegyezve, a fordított áramerősség függvényét a fordított feszültségen ábrázoljuk. Vegye figyelembe.
A fordított áram nagyon kicsi és szinte független a fordított feszültség nagyságától, mivel egy sodrásáram, vagyis kisebbségi töltéshordozók alakulnak ki. De egy bizonyos feszültségnél a fordított áram erőteljesen emelkedik. Ezt a jelenséget elektromos bomlásnak nevezik. Ezt azzal magyarázták, hogy az elektronok nagy sebességet érnek el, és az atomok kiüti az atomját. Az elektromos meghibásodás biztonságos, ha a diódát csökkentő feszültség nem változik. Ha tovább növeljük a feszültséget, akkor az elektromos bontás termikus bomlást eredményez. Ez azt jelenti, hogy a dióda felmelegszik és az áram drasztikusan növekszik, mivel az elektronok elhagyják atomjukat a hőmérsékletemelkedéstől. A hőbontás elpusztítja a félvezetőt, a dióda hibás.