Применение полупроводниковых приборов: Применение полупроводниковых приборов (Реферат) — TopRef.ru

Фоторезистором называют полупроводниковый рези­стор, сопротивление которого чувствительно к электро­магнитному излучению в оптическом диапазоне спектра.

Схематическое изображение структуры фоторези­стора и его условное графическое обозначение

Поток фотонов, падающих на полупроводник, вызывает появление пар электрон-дырка, увеличивающих проводи­мость (уменьшающих сопротивление). Это явление называют внутренним фотоэффектом (эффектом фотопроводимости).

Фоторезисторы часто характеризуются зависимостью тока от освещенности при заданном напряжении на резисторе. Это так называемая люкс-амперная характери­стика.

Люкс-амперная характери­стика фоторезистора

При освещении p-n-перехода в нем возникает э. д. с. Это явление исполь­зуется в фотоэлементах с запирающим слоем, которые могут служить индикаторами лучистой энергии, не требующими внешнего питания, и преобразователями этой энергии в электрическую энергию.

Из p-полупроводника методом диффузии изготовляют тон­кий слой, обладающий        n-проводимостью. Между этим слоем и p-полупроводником образуется p-n-переход. При отсутствии света переход находится в равновесном состоянии и в нем устанавливается равно­весный потенциальный барьер. При облучении перехода в p-области генерируются электронно-дырочные пары. Электроны, образовавшиеся в p-области, диффундируют к       p-n-переходу и, подхватываясь контактным полем, перебрасываются в n-область. Дырки же преодолеть барьер не могут и остаются в p-области. Поэтому p-область заряжается положительно, n-область — отрица­тельно и в p-n-переходе появляется дополнительная разность потен­циалов, приложенная в прямом направлении. Ее называют фотоэлектродвижущей силой.

Принципиальная схема фотоэлемента (КПД ~15%)

Фотодиод, как и фотоэлемент с запирающим слоем, представляет собой p-n-переход, включенный в цепь в запорном направлении, последовательно с внешним источником питания. При отсутствии светового потока через фотодиод протекает незначительный так называемый темповой ток. При освещении p-n-перехода вследствие генерации избыточных носителей обратный ток увеличивается пропорционально потокe, вызывая увеличение падения напряжения на нагрузочном сопро­тивлении. От фотоэлементов с внешним фотоэффектом фотодиоды выгодно отличаются малыми габаритами и весом, высокой интеграль­ной чувствительностью и небольшим рабочим напряжением.

Физические процессы, протекающие в фотодиодах, носят обратный характер по отношению к процессам, протекающим в светодиодах. Основным физическим яв­лением в фотодиоде является генерация пар электрон-дырка в области р-n-перехода и в прилегающих к нему областях под действием излучения.

Электрическое поле р-n-перехода разделяет электроны и дырки. Неосновные носители электричества, для кото­рых поле является ускоряющим, выводятся этим полем за переход. Основные носители задерживаются полем в сво­ей области проводимости.

Упрощенная структура фотодиода и его ус­ловное графическое обозначение

Генерация пар электрон-дырка приводит к увеличению обратного тока диода при наличии обратного напряжения и к появлению напряжения между анодом и катодом при разомкнутой цепи.

Фотодиоды удобно ха­рактеризовать семейством вольт-амперных характеристик, соответствующих различным световым потокам (световой поток измеряется в люменах, лм) или различным освещенностям (освещенность измеряется в люксах, лк).

Обратимся к вольт-амперным характеристикам (ВАХ) фотодиода. Пусть вначале световой поток ра­вен нулю, тогда ВАХ фотодиода фактически повторяет ВАХ обычного диода. Если световой поток не равен нулю, то фотоны, проникая в область р-n-перехода, вызывают генерацию пар электрон-дырка. Под действием электри­ческого поля р-n-перехода носители электрода движутся к электродам. В результате между электродами воз­никает напряжение, которое возрастает при увеличении светового потока. При положительном напряжении анод-катод ток диода может быть отрицательным (четвертый квадрант характеристики). При этом прибор не потребля­ет, а вырабатывает энергию.

В настоящее время коэффициент полезно­го действия солнечных элементов достигает 20%. Пока энергия, вырабатываемая солнечными элементами, при­мерно в 50 раз дороже энергии, получаемой из угля, не­фти или урана. Но ожидается, что стоимость энергии, получаемой с помощью солнечных батарей, будет сни­жаться.

Фотодиоды являются более быстродействующими при­борами по сравнению с фоторезисторами. Они работают на частотах 10⁷—10¹⁰ Гц. Фотодиод часто используется в оптопарах светодиод-фотодиод.

Рассмотрим цепь из p-n-полупроводников. Пусть левые концы образцов n- и p-полупроводника находятся при температуре более высокой, чем правые. В горячей области образуются в большей концентрации электроны и дыр­ки. Путем диффузии они стремятся распространиться по всему объему. В результате горячая часть  n-полупроводника зарядит­ся положительно (частично ушли возбужденные электроны), а холодная — отрицательно; в р-полупроводнике горячая часть зарядится отрицательно (частично ушли возникшие дырки), а холодная — положительно.

В цепи, соединенной последовательно из разных материалов, появляется э. д. с., если места контактов поддерживаются при разных температурах. В этом сущность термоэлектрического эффекта Зеебека, используемого в термоэлектрогене­раторах (ТЭГ). При появлении тока в цепи, состоящей из раз­личных проводников, в местах контакта в дополне­ние к теплоте Джоуля выделяется или поглощается в зависимо­сти от направления тока некоторое количество тепла, пропорциональное прошедшему через контакт количеству электри­чества:

Термоэлектрогенераторы применяют для питания радиоаппа­ратуры. Так же как и термопарный эффект, эффект Пельтье в p-n-переходах проявляется более энергично, чем в металли­ческих парах. Если в лучших устройствах из металлических пар на контактах удавалось получать перепад темпера­тур 3—5° С, то в батареях из полупроводниковых          p-n-элементов удается его довести до 60—70° С. Эффект используется для охлаждения радиоаппаратуры и ее термостатирования.

Полупроводниковые термостаты применяют для стабилиза­ции температуры работы пьезокварцев и многих полупроводни­ковых радио- и вычислительных схем; холодильники — для по­вышения чувствительности схем с фоторезисторами.

Предположим, что по пластине проводника, имею­щей ширину a и толщину b, течет ток плотностью i. Выбе­рем на боковых сторонах пластины точки C и D, разность потенциалов между которыми равна нулю. Если эту пластину поместить в магнит­ное поле с индукцией B, то между точками C и D возникает разность потенциалов V_Х, называемая э. д. с. Холла. В не слишком сильных полях

V_x = r_h Bai

Коэффициент пропорциональности r_h называют постоянной Холла. Она имеет размерность L³/Q (L — длина, Q — электрический заряд) и измеряется в кубических метрах на кулон, (м³/Кл). Рассмотрим физическую природу эффекта  Холла.

На электрон, движущийся справа налево со скоростью v, действует сила Лоренца Fл: Fл = qvB

Под действием силы Лоренца электроны отклоняются к внешней грани пластины, заряжая ее отрицательно. На противоположной грани накапливаются нескомненсированные положительные заряды. Это приводит к возникновению электрического поля, направленного от C к D. Поле E_Х действует на электроны с силой f = qE_x, направленной против силы Лоренца. При f — F_л поперечное электрическое поле уравновешивает силу Лоренца и дальнейшее накопление электрических зарядов на боковых гранях пластины прекращается.

Эффект Холла получил наи­более широкое практическое применение из  всех гальваномагнитных явлений. По­мимо исследования электрических свойств материалов он послужил основой для устройства большого класса приборов: магнитометров, преобразователей постоянного тока в переменный и переменного в по­стоянный, усилителей постоянного и переменного тока, генерато­ров сигналов переменного тока, фазометров, микрофонов и т. д.

В последние годы интенсивно разви­ваются работы по созданию полупроводниковых источников когерент­ного излучения — полупроводниковых лазеров, которые открывают возможность непосредственного преобразования энергии электриче­ского тока в энергию когерентного излучения.

На рис. а сплошной линией показана кривая распределения электронов, отвечающая равновесному состоянию, пунктиром — неравновесному состоянию, при котором концентрация электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне выше равновесной. За­полнение зон электронами, соответствующее такому инверсионному состоянию, показано на рис. б. Особенность его заключена в том, что кванты света с энергией, равной ширине запрещенной зо­ны, поглощаться системой не могут. Поглощение та­кого кванта должно сопровождаться переводом электрона с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень зоны проводимости. Так как на верхнем уровне валентной зоны электронов практически нет, а на нижнем уровне зоны проводимости нет свободных мест, то вероят­ность подобного процесса весьма низка. Это создает благоприятные условия для протекания стимулированного излучения и нарастания фотонной лавины. Квант света стимулирует рекомби­нацию электрона и дырки (n-переход), сопровождающуюся рождением точно такого же кванта. Так как эти кванты практически не погло­щаются системой, то в дальнейшем они оба участвуют в возбуждении стимулированного излучения, порождая два новых кванта, и т. д. Для того чтобы заставить один и тот же фотон участвовать в возбуждении стимулированного излучения многократно, на противоположных стен­ках рабочего тела лазера помещают строго параллельные одно другому зеркала (рис. в), которые отражают падающие на них фото­ны и возвращают   их   в рабочий   объем лазера. Усилению подвергаются только те  фотоны,   ко­торые движутся практически строго вдоль  оси,  так   как   только эти фотоны испытывают многократные отражения   от зеркал. Все другие фотоны выбывают    из   рабочего объема либо сразу, либо после незначительного числа отражений.   В результате    возникает    остронаправленное излучение вдоль оси,   характеризующееся вы­сокой степенью монохроматичности.

Полупроводниковые лазеры обладают высоким к. п. д., который приближается к 100%. Другим  замечательным  свойством   полупроводниковых   лазеров является  возможность  прямой  модуляции   когерентного  излучения изменением тока, текущего через p-n-переход.   Это позволяет при­менять полупроводниковые лазеры для целей связи и телевидения.

Ряд полупроводниковых материалов достаточно резко изме­няет свое электросопротивление под влиянием механических на­пряжений. Этот эффект называется тензорезистивным, а материалы, в которых он имеет место, — тензорезисторами. Природа тензорезистивного эффекта у разных полупроводников может быть различной. У порошковых композиций, например у авиационных угольных регуляторов напряжения и в угольных микрофонах, она обусловливается преимущественно изменени­ем электросопротивления за счет изменения площади и качества поверхности контактов; в однородных монокристаллах — изме­нением ширины валентной зоны и анизотропии эффективных масс электронов при деформировании; в монокристаллах с p-n-переходами — за счет изменений ширины перехода и по­тенциалов на нем.

В простейшем случае этот эффект оценивается коэффициен­том тензочувствительности по напряжению:

Рекомендуем посмотреть лекцию «Психометрические исследования половых различий в познавательных способностях».

характеризующему относительное изменение электросопротив­ления ΔR/R₀, приходящееся на единицу приложенного напряже­ния σ, или коэффициентом тензочувствительности по деформа­ции:

где ΔR – изменение сопротивления; σ – механическое напряжение; π – коэффициент тензочувствительности по напряжению; ε – механическая деформация; K – коэффициент тензочувствительности по деформации.

Презентация применение приборов в электронике. Презентация на тему «полупроводниковые приборы и принцип их работы «

Слайд 2

Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборыПолупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению (ρ=10-6 ÷ 1010 Ом.м) занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

Слайд 3

Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются: кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия.

Слайд 4

Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение. Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.

Слайд 5

Полупроводниковые диоды

Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n — перехода. Основным свойством p-n — перехода является односторонняя проводимость — ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор. Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области — анод, от n-области — катод. Т.е. диод — это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении — от анода к катоду. Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U).

Слайд 6

Транзисторы

Транзистор — это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей. Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток — действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины. Свое название транзистор получил от сокращения двух английских слов tran(sfer) (re)sistor — управляемый резистор. Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения.

Слайд 7

Классификация транзисторов: — по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные. — по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой. — по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные. — по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные. — по функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др. — по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.

Слайд 8

В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах: 1) Активный режим — используется для усиления электрических сигналов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменяется от нуля до максимального значения — говорят транзистор «приоткрывается» или «подзакрывается». 2) Режим насыщения — сопротивление транзистора стремится к нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле. 3) Режим отсечки — транзистор закрыт и обладает высоким сопротивлением, т.е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле. Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульсных и коммутационных схемах.

Слайд 9

Индикатор

Электрóнный индикáтор — это электронное показывающее устройство, предназначенное для визуального контроля за событиями, процессами и сигналами. Электронные индикаторы устанавливается в различное бытовое и промышленное оборудование для информирования человека об уровне или значении различных параметров, например, напряжения, тока, температуры, заряде батареи и т.д. Часто электронным индикатором ошибочно называют механический индикатор с электронной шкалой.

Посмотреть все слайды

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

учитель физики: Абрамова Тамара Ивановна МБОУ « Бутурлиновская СОШ» 2016г.

Что такое полупроводник? Откуда взялись электроны и дырки? Что получится при добавлении мышьяка в германий? Полупроводники идут на контакт. Одностороняя проводимость – не только на дорогах. Диоды, транзисторы, светодиоды, фотоэлементы – где с ними встречаемся? Сегодня на уроке.

ПОЛУПРОВОДНИКИ ρ металлов ‹ ρ полупров. ‹ ρ диэл. ρ₁ — У С металлов Ρ ₂ — УС полупроводников Ρ ₃ — УС диэлектриков

Строение полупроводников К полупроводникам относятся химические элементы германий, кремний, селен, мышьяк, индий, фосфор,… и их соединения. В земной коре этих соединений достигает 80%. При низких температурах и в отсутствии освещенности чистые п/п не проводят электрического тока, т. к. в них нет свободных зарядов. Кремний и германий имеют на внешней электронной оболочке по 4 (валентных) электрона. В кристалле каждый из этих электронов принадлежит двум соседним атомам, образуя, т. н. ковалентную связь. Эти электроны участвуют в тепловом движении, но остаются на своих местах в кристалле. С е Р а С е л е н Кремний

Собственная проводимость полупроводников П р и н а г р е в а н и и П р и о с в е щ е н и и N эл. = N дыр.

полупроводник фольга корпус изолятор вывод

Искусственные спутники Земли, космические корабли, электронно – вычислительная техника, радиотехника, автоматизированные системы счета, сортировки, проверки качества, … Применение Фотореле, аварийные Выключатели.

примесная проводимость полупроводников N электронов > N дырок Проводимость – электронная (донорная). Полупроводник – n- типа. N дырок > N электронов. Проводимость –дырочная (акцепторная). Полупроводник – p -типа.

Электронно – дырочный переход R зап. слоя велико! R з.с. уменьшилось. R з.с. увеличилось. d= 10 ¯⁵ c м

Свойство контакта полупроводников с разным типом проводимости n – p переход Х а р а к т е р и с т и к а Основное свойство n – p перехода — Односторонняя проводимость В о л ь т а м п е р н а я Прямой переход. Обратный переход

Германий -катод Индий – анод Полупроводниковый диод Главное свойство – односторонняя проводимость. Используется для выпрямления слабых токов в радиоприемниках, телевизорах, и сильных токов в ЭД трамваев, электровозов.

Принцип работы полупроводникового устройства Основные носители зарядов Неосновные носители зарядов Виды диодов – плоскостные и точечные. Достоинства: Малые размеры и масса, высокий к.п.д., прочны.

транзисторы Применяются в качестве усилителей в радиотехнике, в электротехнике.

Полупроводниковые приборы

Фотоэлементы и термоэлементы

Применение фотоэлементов

Светодиоды полупроводниковые Светодиоды – приборы, преобразующие электрическую энергию в световую. Излучают кванты света под действием приложенного напряжения.

Полупроводниковые термоэлементы Преобразуют внутреннюю энергию в электрическую.

1.Какими носителями электрического заряда создается ток в металлах и в чистых полупроводниках? А. И в металлах, и в полупроводниках только электронами. Б. В металлах только электронами, в полупроводниках только « дырками». В. В металлах только электронами, в полупроводниках электронами и «дырками». Г.В металлах и полупроводниках ионами. 2. Какой тип проводимости преобладает в полупроводниках с примесями? А. Электронная. Б. Дырочная. В. В равной степени электронная и дырочная. Г. Ионная. 3. Как зависит сопротивление от температуры в металлах и в полупроводниках? А.В металлах увеличивается, а в полупроводниках уменьшается с ростом температуры. Б. В металлах уменьшается, а в полупроводниках увеличивается с ростом температуры. В. В металлах не изменяется, а в полупроводниках уменьшается с изменением температуры. Г. В металлах увеличивается с изменением температуры, а в полупроводниках не изменяется. 4. Применяется ли закон Ома для тока в полупроводниках и в металлах? А. Для тока в полупроводниках применяется, а для тока в металлах нет. Б. Для тока в металлах применяется, а для тока в полупроводниках нет. В. Применяется и для тока в металлах, и для тока в полупроводниках. Г. Не применяется ни в каком случае. Задания для самоконтроля 1.В 2.А 3.А 4.Б.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

При разработке урока по теме «Полупроводники. Примесный полупроводник. Собственная проводимость» были применены электронные образовательные ресурсы….

разработка урока по теме«Полупроводники.Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»…

презентация «Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»

презентация:»Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»…

Полупроводниковые приборы урок –исследование по физике. 9 класс

Берюмова Ольга Николаевна, учитель физики МОУ СОШ № 22 Курского муниципального района Ставропольского края

Цель: изучения принципа действия и строения полупроводниковых приборов .

•  виды электропроводности;
•  полупроводники их свойства и применение;

• принципы работы полупроводниковых приборов

Полупроводниковые приборы.

• « Полупроводниковые приборы » — это перспективная ветвь развития электротехники.

Диоды

Фотоэлектрические полупроводниковые приборы

Полупроводники

Триоды

Интегральные микросхемы

Транзисторы

Резисторы

Виды проводимости

Примесная

Электронная

Дырчатая

Не основные носители заряда

• созда ётся путём добавления к тщательно очищенному полупроводнику весьма малого количества примеси.

• В пластине полупроводника, на границе между двумя слоями с различного рода электропроводностями, образуется электронно-дырочный переход , называемый также р-п- переходом или запирающим слоем.

Биполярные транзисторы

• Биполярный транзистор можно условно рассматривать как соединение полупроводниковых диодов.
• * Термин «транзистор», образованный путем слияния двух английских слов transfer -передача и resistor — сопротивление, надо понимать как передающее сопротивление. .

• В современных электронных вычислительных машинах количество пассивных (резисторов, конденсаторов) и активных (диодов, транзисторов) элементов достигает миллионов.

• 1 . Средствами электротехники относительно быстро решаются важнейшие технические проблемы в народном хозяйстве.
• 2. Полупроводниковые приборы вытеснили электронные лампы и ионные приборы
• 3. Электрическая проводимость полупроводников с повышение температуры уменьшается.
• 4. Чем лучше очистка полупроводника, тем выше его удельное сопротивление.
• 5. На практике используется исключительно примесная электропроводность полупроводников,
• 6. Размеры диода зависят от допустимой для данного типа диодов плотности тока.
• 7. Чем больше нагревостойкость диода, тем меньше могут быть его габариты при том же КПД

• 8 . В настоящее время широко применяют несколько видов полупроводниковых диодов: селеновые, германиевые, кремниевые, редко из арсенида галлия.

9. Применение электронных устройств приводит к непрерывному усложнению их схем и к увеличению количества используемых в них элементов.

• 10 В современных электронных вычисли­тельных машинах количество пассивных (резисторов, конденсаторов) и активных (диодов, транзисторов) элементов достигает миллионов.
• 11 Разработаны новые принципы создания электронных устройств на базе элементной интеграции.
• 12 Электронные устройства на полупроводниковых интегральных микросхемах могут иметь плотность монтажа до 500 элементов в 1 см 3 .

• 13. Интегральные микросхемы представляют собой усилительные устройства.
• 14. Они обладают большим быстродействием и высокой надежностью (безотказностью в работе). Современные интегральные микро­схемы могут содержать более 1000 элементов.
• 15. Большие интегральные микросхемы рассчитаны на очень небольшую мощность — десятые доли ватта .

Введение При использовании полупроводниковых приборов в электронных устройствах для унификации их обозначения и стандартизации параметров используются системы условных обозначений. Эта система классифицирует полупроводниковые приборы по их назначению, основным физическим и электрическим параметрам, конструктивно- технологическим свойствам, виду полупроводниковых материалов. Система условных обозначений отечественных полупроводниковых приборов базируется на государственных и отраслевых стандартах. Первый ГОСТ на систему обозначений полупроводниковых приборов ГОСТ был введен в 1964 году. Затем по мере возникновения новых классификационных групп приборов был изменен на ГОСТ, а затем на отраслевой стандарт ОСТ и ОСТ соответственно в 1972, 1977, 1981 годах. При этой модификации основные элементы цифробуквенного кода системы условных обозначений сохранились. Эта система обозначений логически строена и позволяет наращивать по мере дальнейшего развития элементной базы. Основные термины, определения и буквенные обозначения основных и справочных параметров полупроводниковых приборов приведены в следующих гостах: – Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Условные обозначения и классификация отечественных полупроводниковых приборов Система обозначений современных полупроводниковых диодов, тиристоров и оптоэлектронных приборов установлена отраслевым стандартом ОСТ и базируется на ряде классификационных признаков этих приборов. В основу системы обозначений положен буквенно- цифровой код, который состоит из 5 элементов…

Первый элемент Первый элемент (буква или цифра) обозначает исходный полупроводниковый материал, на базе которого создан полупроводниковый прибор. Для приборов общегражданского применения используются буквы, являющиеся начальными буквами в названии полупроводника или полупроводникового соединения. Для приборов специального применения вместо этих букв используются цифры. Исходный материал Условные обозначения Германий или его соединения Г или 1 Кремний или его соединения К или 2 Соединения галлия (например, арсенид галлия) А или 3 Соединения индия (например, фосфид индия) И или 4

Второй элемент- подкласс полупроводниковых приборов. Обычно буква выбирается из названия прибора, как первая буква названия Подкласс приборов Условные обозначения Подкласс приборов Условные обозначения Выпрямительные, универсальные, импульсные диоды Д Стабилитроны С Транзисторы биполярные Т Выпрямительные столбы Ц Транзисторы полевые П Диоды Ганна Б Варикапы В Стабилизаторы тока К Тиристоры диодные Н Сверхвысокочастотные диоды А Тиристоры триодные У Излучающие ОЭ приборы Л Туннельные диоды И Оптопары О

Третий элемент. Третий элемент (цифра) в обозначении полупроводниковых приборов, определяет основные функциональные возможности прибора. У различных подклассов приборов наиболее характерные эксплутационные параметры (функциональные возможности) различны. Для транзисторов – это рабочая частота и рассеиваемая мощность, для выпрямительных диодов — максимальное значение прямого тока, для стабилитронов – напряжение стабилизации и рассеиваемая мощность, для тиристоров – значение тока в открытом состоянии.

Пятый элемент. Пятый элемент (буква) в буквенно-цифровом коде системы условных обозначений указывает разбраковку по отдельным параметрам приборов, изготовленных в единой технологии. Для обозначения используются заглавные буквы русского алфавита от А до Я, кроме З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Я, схожих по написанию с цифрами.

Условные обозначения и классификация зарубежных полупроводниковых приборов За рубежом существуют различные системы обозначений полупроводниковых приборов. Наиболее распространенной является система обозначений JEDEC, принятая объединенным техническим советом по электронным приборам США. По этой системе приборы обозначаются индексом (кодом, маркировкой), в котором первая цифра соответствует числу p-n переходов: 1 – диод, 2 – транзистор, 3 – тетрод (тиристор). За цифрой следует буква N и серийный номер, который регистрируется ассоциацией предприятий электронной промышленности (EIA). За номером могут стоять одна или несколько букв, указывающих на разбивку приборов одного типа на типономиналы по различным параметрам или характеристикам. Однако цифры серийного номера не определяют тип исходного материала, частотный диапазон, мощность рассеяния или область применения. В Европе используется система, по которой обозначения полупроводниковым приборам присваиваются организацией Association International Pro Electron. По этой системе приборы для бытовой аппаратуры широкого применения обозначаются двумя буквами и тремя цифрами. Так, у приборов широкого применения после двух букв стоит трехзначный порядковый номер от 100 до 999. У приборов, применяемых в промышленной и специальной аппаратуре, третий знак – буква (буквы используются в обратном алфавитном порядке: Z, Y, X и т.д.), за которой следует порядковый номер от 10 до 99.

Первый элемент. Первый элемент (буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, на базе которого создан полупроводниковый прибор. Используются 4 латинские буквы A, B, C и D, в соответствии с видом полупроводника или полупроводникового соединения. Исходный материал Ширина запрещенной зоны, эВ Условные обозначения Германий0,6…1 А Кремний1…1,3 В Арсенид галлияболее 1,3 С Антимонид индияменее 1,6 D

Второй элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Третий элемент (цифра или буква) обозначает в буквенно- цифровом коде полупроводниковые приборы, предназначенные для аппаратуры общегражданского применения (цифра) или для аппаратуры специального применения (буква). В качестве буквы в последнем случае используются заглавные латинские буквы, расходуемые в обратном порядке Z, Y, X и т.п. Четвертый элемент (2 цифры) означает порядковый номер технологической разработки и изменяется от 01 до 99. Например, ВТХ это кремниевый управляемый выпрямитель (тиристор) специального назначения с регистрационным номером 10 и напряжением 200 В.

Стандарт JIS-C-7012 Система стандартных обозначений, разработанная в Японии (стандарт JIS-C- 7012, принятый ассоциацией EIAJ-Electronic Industries Association of Japan) позволяет определить класс полупроводникового прибора (диод или транзистор), его назначение, тип проводимости полупроводника. Вид полупроводникового материала в японской системе не отражается. Условное обозначение полупроводниковых приборов по стандарту JIS-C-7012 состоит из пяти элементов. Первый элемент. Первый элемент (цифра) обозначает тип полупроводникового прибора. Используются 3 цифры (0, 1, 2 и 3) в соответствии с типом прибора. Второй элемент. Второй элемент обозначается буквой S и указывает на то, что данный прибор является полупроводниковым. Буква S используется как начальная буква от слова Semiconductor. Третий элемент. Третий элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Ниже в таблице приведены буквы, используемые для обозначения подклассов Четвертый элемент. Четвертый элемент обозначает регистрационный номер технологической разработки и начинается с числа 11. Пятый элемент. Пятый элемент отражает модификацию разработки (А и В – первая и вторая модификация).

JEDEC Система обозначений JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council), принята объединенным техническим советом по электронным приборам США. По этой системе приборы обозначаются индексом (кодом, маркировкой), в котором: Первый элемент. Первый элемент (цифра) обозначает число p-n переходов. Используются 4 цифры (1, 2, 3 и 4) в соответствии с типом прибора: 1 – диод, 2 – транзистор, 3 – тиристор, 4 – оптопара. Второй элемент. Второй элемент состоит из буквы N и серийного номера, который регистрируется ассоциацией предприятий электронной промышленности (EIA). Цифры серийного номера не определяют тип исходного материала, частотный диапазон, мощность рассеяния и область применения. Третий элемент. Третий элемент — одна или несколько букв, указывают на разбивку приборов одного типа на типономиналы по различным характеристикам. Фирма-изготовитель, приборы которой по своим параметрам подобны приборам, зарегестрированным EIA, может представлять свои приборы с обозначением, принятым по системе JEDEC. Пример: 2N2221A, 2N904.

Графические обозначения и стандарты В технической документации и специальной литературе применяются условные графические обозначения полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ «Обозначения условные, графические в схемах. Приборы полупроводниковые».

Условные обозначения электрических параметров и сравнительные справочные данные полупроводниковых приборов Для полупроводниковых приборов определены и стандартизованы значения основных электрических параметров и предельные эксплутационные характеристики, которые приводятся в справочниках. К таким параметрам относятся: напряжение (например, Uпр – постоянное прямое напряжение диода), ток (например, Iст, max – максимально допустимый ток в стабилизации стабилитрона, мощность (например, Pвых – выходная мощность биполярного транзистора), сопротивление (например, rдиф – дифференциальное сопротивление диода), емкость (например, Cк – емкость коллекторного перехода), время и частота (например, tвос, обр — время обратного восстановления тиристора, диода), температура (например, Tmax — максимальная температура окружающей среды). Число значений основных электрических параметров исчисляется сотнями, причем для каждого подкласса полупроводниковых приборов эти параметры будут различными. В справочных изданиях приводятся значения основных электрических параметров и предельные эксплутационные характеристики полупроводниковых приборов. Ниже в качестве примера приведены эти данные для типичных представителей различных типов приборов.

Примеры обозначения некоторых транзисторов: КТ604А — кремниевый биполярный, средней мощности, низкочастотный, номер разработки 04, группа А 2Т920 — кремниевый биполярный, большой мощности, высокочастотный, номер разработки 37, группа А 2ПС202А-2 — набор маломощных кремниевых полевых транзисторов средней частоты, номер разработки 02, группа А, бескорпусный, с гибкими выводами на кристаллодержателе. 2Д921А — кремниевый импульсный диод с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1нс, номер разработки 21, группа А 3И203Г — арсенидогаллиевый туннельный генераторный диод, номер разработки 3, группа Г АД103Б — арсенидогаллиевый излучающий диод инфракрасного диапазона, номер разработки 3, группа Б.

Основные ГОСТы: ГОСТ Приборы полупроводниковые. Термины и определения ОСТ, Приборы полупроводниковые. Система условных обозначений. ГОСТ 2, Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые ГОСТ Приборы полупроводниковые. Основные размеры ГОСТ Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ Приборы полупроводниковые инфракрасные излучающие. Основные размеры. ГОСТ Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Читайте также…

Полупроводниковые приборы — Справочник химика 21

    Германий обладает полупроводниковыми свойствами и с этим связано его основное применение. Германий, идущий для изготовления полупроводниковых приборов, подвергается очень тщательной очистке. Она осуществляется различными способами. Один из важнейших методов получения высокочистого германия — это зонная плавка (см. разд. 11.3.4). Для придания очищенному германию необходимых электрических свойств в него вводят очень небольшие количества определенных примесей. Такими примесями служат элементы пятой и третьей групп периодической системы, например, мышьяк, сурьма, алюминий, галлий. Полупроводниковые приборы из германия (выпрямители, усилители) широко применяются в радио- и телевизионной технике, в радиолокации, в счетно-решающих устройствах. Из германия изготовляют также термометры сопротивления. [c.421]

    Выделение металлов и реакции восстановления растворенных веществ на катоде, которым является капающая ртуть, лежат в основе полярографии — широко применяемого метода химического анализа (предложен Я. Гейровским в Чехословакии в 1922 г.). Ионизированный пар ртути используют в различных ионных приборах — люминесцентных лампах дневного света, ртутных кварцевых лампах и др. Ряд соединений ртути применяют в полупроводниковых приборах. Широко используются ртутные термометры. [c.600]

    Германий особой чистоты, пригодный для использования в полупроводниковых приборах, получают специальными методами. Сначала его подвергают фракционной перекристаллизации, при которой используются различия в растворимости примесей в твердой и жидкой фазах и малая скорость диффузии в твердой фазе. Затем вытягиванием из расплава слитков чистейшего германия [c.365]

    Кремний как полупроводник применяется в многочисленных полупроводниковых приборах термосопротивлениях (термисторах), выпрямителях, транзисторах, детекторах, термометрах сопротивления для самых низких температур, модуляторах света и т. д. в таких областях, как радиоэлектроника, телемеханика, фотоэлементы, счетно-решающие и управляющие устройства. [c.9]

    Исследование полупроводниковых приборов. [c.256]

    Германий Ое принадлежит к рассеянным элементам. Для него не характерно образование рудных скоплений. Между тем свободный германий — основа целого класса современных полупроводниковых приборов и потребности в нем постоянно возрастают. Главнейший источник германия — некоторые цинковые руды, при переработке которых его получают в качестве побочного продукта. [c.140]

    Надежно работающие полупроводниковые приборы возможно создать, если присутствие примесей не превышает 10″ —10″ %, а в отдельных случаях — 10 —10 %. [c.102]

    Широкое применение получил кремний высокой чистоты в производстве полупроводниковых приборов. [c.8]

    Трудно перечислить применение и переоценить значение полупроводниковых материалов в науке и новейшей технике. Благодари созданию новых полупроводниковых приборов в последние десятилетия получила бурное развитие радиотехника. Полупроводниковые фотосопротивления и фотоэлементы используются в различных автоматических устройствах, а ферритовые полупроводники и сегнетоэлектрики — в электронно-счетных машинах, радиолокации, многоканальной телефонии, электроакустике. Развивающиеся атомная энергетика и космическая техника также используют полупроводниковые материалы. Многие полупроводниковые приборы поступают на вооружение сельского хозяйства. Многочисленны и другие области применения полупроводников. [c.141]

    Применение. Применяют кремний главным образом для получения сплавов, восстановления металлов из оксидов, в радиотехнической и электротехнической промышленности для изготовления полупроводниковых приборов. [c.250]

    Анодное травление кристаллов электронных полупроводников происходит чрезвычайно медленно и поэтому редко применяется на практике. Возможно, однако, электролитическое травление п области полупроводникового прибора. Последнее связано с выделением атомарного кислорода на подведенном к п области металлическом выводе. Выделяющийся атомарный кислород окисляет близлежащие участки поверхности прибора, которые затем растворяются в электролите. [c.203]

    Германий особой чистоты, пригодный для использования в полупроводниковых приборах, получают специальными методами. Сначала германий подвергают фракционной перекристаллизации, при которой используются различия в растворимости примесей в твердой и жидкой фазах и малая скорость диффузии в твердой фазе. Затем вытягиванием из расплава полученных слитков чистейшего германия изготовляют монокристаллы. В процессе образования монокристаллов в германий вводят строго определенные дозы примесей для придания ему нужного вида проводимости (электронной или дырочной) и определенного значения удельной электропроводности. [c.206]

    Такое расположение материала будет способствовать лучшей его систематизации и позволит излагать различные разделы физики и химии полупроводников с единой точки зрения. Это существенно поможет учащимся при изучении не только данного курса, но и специальных дисциплин, относящихся к технологии изготовления и принципам работы полупроводниковых приборов. [c.5]

    Кристаллы окружают нас повсюду. Камни, металлы, сахар, соль, лекарства, снег и т. д. — все это кристаллы. Всякое кристаллическое вещество состоит из зерен, которые имеют различную форму и размеры от долей миллиметра до одного метра. Большинство окружающих нас тел имеет поликристаллическое строение и состоит из многих мелких кристалликов. Однако для изготовления полупроводниковых приборов обычно используют только монокристаллы, т. е. материапы, весь объем которых состоит из одного кристалла. [c.83]

    При создании полупроводниковых приборов обычно используются грани (П1) или (100), показанные на рис. 23. Грань (111) отсекает по осям X, V, X одинаковые отрезки О А, ОВ, ОС, а грань (100) отсекает по оси X отрезок ОА и не пересекается с осями У и 2. [c.89]

    Р—п переход является эффективным выпрямляющим и инжектирующим контактом и используется при создании многих современных полупроводниковых приборов. [c.178]

    С точки зрения параметров полупроводниковых приборов весьма существенно отношение кремния и германия к воде и кислороду. Это обстоятельство вызвано тем, что в воздухе и в водных средах проводятся обычно последние стадии обработки полупроводниковых приборов, а также тем, что из всех соединений германия и кремния при комнатной температуре наиболее устойчивы гидратированные окислы этих элементов. [c.92]

    Для технологии полупроводников и в первую очередь для решения задач, связанных со стабилизацией параметров полупроводниковых приборов, чрезвычайно важным является вопрос об устойчивости различных соединений германия и кремния. [c.101]

    ПОЛУПРОВОДНИКИ — вещества с электронной проводимостью, величина электропроводности которых лежит между электропроводностью металлов и изоляторов. Характерной особенностью П. является положительный температурный коэффициент электропроводности (в отличие от металлов). Электропроводность П. зависит от температуры, количества и природы примесей, влияния электрического поля, света и других внешних факторов. К П. относятся простые вещества — бор, углерод (алмаз), кремний, германий, олово (серое), селен, теллур, а также соединения — карбид кремния, соединения типа filmen (инднй — сурьма, индий — мышьяк, галлий — сурьма, алюминий — сурьма), соединения двух или трех элементов, в состав которых входит хотя бы один элемент IV—VII групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева, некоторые органические вещества — полицены, азоаромати-ческие соединения, фталоцианин, некоторые свободные радикалы и др. К чистоте полупроводниковых материалов предъявляют повышенные требования, например, в германии контролируют примеси 40 элементов, в кремнии — 27 элементов и т. д. Тем не менее некоторые примеси придают П. определенные свойства и тип проводимости, а потому и являются необходимыми. Содержание примесей не должно превышать 10 —Ш %. П. применяются в приборах в виде монокристаллов с точно определенным содержанием примесей. Применение П. в различных отраслях техники, в радиотехнике, автоматике необычайно возросло в связи с большими преимуществами полупроводниковых приборов — они экономичны, надежны, имеют высокий КПД, малые размеры и др. [c.200]

    При создании полупроводниковых приборов многие технологические операции производятся в печах с восстановительной средой. Температура в таких печах 600—900° К, а в качестве восстановительной среды обычно используется водород. Приведенный выше расчет определяет максимальный допустимый процент находящейся в водороде воды. При температуре 600—700° К эта величина составляет 0,01% (что соответствует точке росы —40° С). [c.103]

    В технологии полупроводниковых приборов весьма широкое применение получил травитель, состоящий из смеси азотной и [c.112]

    При изготовлении полупроводниковых приборов химическое травление применяется для  [c.114]

    Предположим далее, что степень отклонения от термодинамического равновесия невелика, и величины Сд и Сд в формуле (117) близки к своим равновесным значениям. Заметим, что этот случай также является весьма распространенным и соответствует обычным режимам работы многих полупроводниковых приборов. [c.142]

    Основным элементом большинства полупроводниковых приборов является контакт двух полупроводников с различной работой выхода электронов. При этом возможно использование одинаковых или различных по своей химической природе полупроводниковых материалов. Ниже мы рассматриваем только первый из указанных случаев. [c.171]

    С другой стороны, уровень обратных токов, вплоть до пробивных напряжений, определяется формулой (146) и тем меньше, чем больше концентрация основных носителей. Таким образом, условия, способствующие уменьшению обратных токов р—п перехода, уменьшают также значения пробивных напряжений и наоборот. Учитывая этот факт и вспоминая о влиянии скорости рекомбинации на свойства выпрямляющих контактов, можно сказать, что выбор материала для данного полупроводникового прибора зависит от предъявляемых к этому прибору требований. Так, например, для создания выпрямителей, работающих при высоких напряжениях, необходимо использовать высокоомный (т. е. с малой концентрацией основных носителей) материал. Наоборот, для обеспечения низких значений обратных токов выпрямителя следует использовать низкоомный материал с малой концентрацией неосновных носителей. [c.177]

    Поверхностный потенциал. Параметры большинства полупроводниковых приборов весьма существенно зависят от концентрации носителей заряда вблизи поверхности кристалла. Из сказанного ранее следует, что эта величина однозначно определяется величиной контактной разности потенциалов в слое пространственного заряда полупроводника и концентрацией носителей в объеме кристалла [см. формулу (149)]. Заметим теперь, что поверхностная концентрация носителей заряда может быть выражена только через один параметр [c.207]

    Быстрые состояния и скорость поверхностной рекомбинации. Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основан на нарушении равновесия между концентрациями свободных электронов и дырок в объеме кристалла. Многие параметры этих приборов зависят от скорости восстановления равновесия, т. е. от скорости процессов генерации — рекомбинации или обратной [c.209]

    МЕТОДЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ [c.212]

    Полученный по этому способу кремний содержит 2—5% примесей. Необходимый для изготовления полупроводниковых приборов кремний высокой чистоты получают более сложным путем. Природный кремнезем переводят в такое соединение кремния, которое поддается глубокой очистке. Затем кремний выделяют из полученного чистого вещества термическим разложением илн действием восстановителя. Один из таких методов состоит в превращении кремнезема в хлорид кремния Si I4, очистке этого продукта и носстаповлении нз него кремния высокочистым цинком. Весьма чистый кремний можно получить также термическим разложением иодида кремния SII4 или силана SiH . Получающийся кремний содержит весьма мало примесей и пригоден для изготовления некоторых полупроводниковых приборов. Для получения еще более чистого продукта его подвергают дополнительной очистке, например, зонной плавке (см. 193). [c.508]

    Кадмий входит в состав некоторых сплавов, в частности подшипниковых. Небольшая добавка С(5 к меди сильно увеличивает ее прочность, а электропроводность при этом изменяется мало. Кадмиевые покрытия металлов применяют для защиты от коррозии. Сульфид Сё5 и селенид Сс15е (ярко-красный) — пигменты в лаках и красках. Кроме того, эти соединения и теллурид кадмия используют в полупроводниковых приборах. [c.599]

    Широко используют кадмий-никелевые аккумуляторы. Кадмий входит в состав некоторых сплавов, в частности полшмпниковьи. Небольшая добавка d к меди увеличивает ее прочность, а электропроводность при этом изменяется мало. Кадмиевые покрытия металлов обеспечивают защиту от коррозии. Сульфид dS и селенид dSe (ярко-красный) — пигментны в лаках и красках. Краме того, эти соединенна и теллурнд кадмия используют в полупроводниковых приборах. [c.566]

    С помощью метода МНПВО стало возможным изучение свойств тонких и сверхтонких диэлектрических слоев, выполняющих различные функции в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем (маска при диффуз ии, пассивация пове зхности, прослойка в МДП-структурах и т. д.). [c.147]

    Тенденция замены металла керамикой становилась все более ощутимой. Появились указания на возмг)Жность ее использования в качестве основного материала штамповочного и режущего инструмента, деталей газовых турбин, нагревателей электропечей и даже полупроводниковых приборов. В этой связи произошло естественное отграничение классической керамики (кирпич, черепица, фарфор, фаянс) от той керамики, которую назвали технической и которая становилась экономически выгодной альтернативой металлу в машино- и приборостроении. [c.242]

    В годы второй мировой войны в связи с потребностями радиолокационной техники были разработаны детекторы из германия и кремния. Исследование этих полупроводниковых материалов привело американских ученых Бардина и Браттейна в 1948 г. к созданию транзистора, теория которого была разработана В. Шокли. С этого времени начинается промышленный выпуск многих типов полупроводниковых приборов и, в первую очередь, диодов,, усилительных триодов, мощных выпрямителей, индикаторов излучения, а также преобразователей световой и тепловой энергии в электрическую. За последние годы на основе полупроводников созданы магниточувствительные приборы, измерители механических деформаций, излучатели света и в том числе квантовые генераторы — лазеры, позволяющие получать направленный луч света высокой интенсивности. Одним из весьма перспективных направлений является использование полупроводников в качестве управляемых катализаторов химических реакций. [c.10]

    Если под полупроводниками подразумевать вещества, электропроводность которых существенно зависит от воздействия внешних факторов (температура, свет и т. д.), то можно считать, что большинство твердых тел, жидкостей и даже газов обладает свойствами полупроводников. Однако в производстве полупроводниковых приборов используется пока что ограниченное число материалов. Все они являются твердыми телами с электронной электропроводностью и имеют, как правило, кристаллическое строение. Поэтому в дальнейшем под понятием полупроводник будут подразумеваться только твердые тела, обладающие электронной электропроводностью, величина удельной проводимости ко-торых находится в пределах 10 —10  [c.11]

    Электролитическое травление кристаллов полупроводников. В технологии изготовления полупроводниковых приборов часто применяется электролитическое анодное травление. Смысл этого процесса заключается в электрохимическом окислении поверхности полупроводника, которое протекает по следующей реакции 40Н- — 4э = 40Н = 2Н2О + 20  [c.202]

Что такое полупроводник? Типы, примеры и применение

Здравствуйте, друзья! Надеюсь, у вас сегодня все хорошо. Сегодня мы рассмотрим подробный обзор полупроводников. Мы подробно обсудим примеры полупроводников, их применение, свойства полупроводников, компании, производящие полупроводники, наиболее часто используемые полупроводниковые материалы и т. Д.

После открытия электричества (заслуга Бенджамина Франклина) ученые разделили земные материалы на 3 основные категории, в зависимости от их электропроводности, под названием:

1. Проводник : обладает способностью проводить электричество i.е. Медь, серебро, золото, алюминий и т. Д. .
2. Изолятор : не пропускает электрические заряды через него, т.е. Пластик, стекло, резина, бумага и т. Д. .
3. Полупроводник : это материал, свойства которого лежат между проводником и изолятором, т. Е. кремний, германий, арсенид галлия и т. Д. .

Давайте углубимся.

Что такое полупроводник?

• Полупроводниковый материал определяется его способностью проводить электричество , а его свойства проводимости лежат на уровне между проводником и изолятором .
• При определенных условиях полупроводники могут действовать как чистый проводник или как чистый изолятор .
• Более того, полупроводники (после создания PN-перехода) могут также управлять направлением потока электрических зарядов , чего нельзя сказать о проводниках (поскольку они позволяют току течь в обоих направлениях).
• Примеры полупроводниковых материалов — это кремний , германий, арсенид галлия и т. Д. , где кремний является наиболее часто используемым.
• Арсенид галлия занимает второе место в списке лучших полупроводниковых материалов и используется в солнечных элементах , лазерных диодах, СВЧ интегральных схемах и т. Д.

Почему они ведут себя как полупроводники?

• Чистые полупроводники обычно принадлежат 4-му столбцу периодической таблицы и, таким образом, имеют равное количество электронов и дырок в их балансовой оболочке (что равно 4).
• Итак, в чистом виде нет свободных электронов или дырок , доступных для проводимости электричества , и, таким образом, они действуют как изолятор.
• Посредством процесса, называемого Doping , в чистый полупроводниковый материал добавляется примесь, которая генерирует в нем либо свободный электрон, либо дырку , а полупроводниковый материал начинает действовать как проводник .
• Повышение температуры на также может обеспечить достаточную энергию для носителей заряда , и они могут разорвать свои ковалентные связи и начать проводить (в чистых проводниках удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры).

Для чего используются полупроводники?

Полупроводники произвели революцию в области электроники. Полупроводники используются для разработки электронных компонентов:

• Наиболее часто используемым полупроводниковым компонентом является диод ., Который пропускает ток только в одном направлении и, таким образом, действует как односторонний электронный клапан .
• После диода был изобретен транзистор , который используется для быстрого переключения или усиления тока.
• Изобретение диода и транзистора открыло дверь в нанотехнологий , и были разработаны новые интегрированные чипы , то есть микроконтроллеры, ULN2003, CD4050 и т. Д. .
• Все эти интегрированные микросхемы имеют встроенные полупроводниковые компоненты.

Говоря простыми словами, полупроводник принес автоматическое управление в электронных схемах , что невозможно с проводниками.

Типы полупроводников

Инженеры разделили полупроводники на два основных типа:

1. Внутренние полупроводники .
2. Внешние полупроводники .

Внутренние полупроводники

• Полупроводники в чистом виде называются Внутренние полупроводники и практически не используются, поскольку они не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами.
• В чистом виде валентная оболочка (из полупроводникового материала) несет равное количество дырок и электронов (кремний имеет 4 валентных электрона).

Внешние полупроводники

• Примеси ( i.е. Бор, мышьяк, сурьма и т. Д. ) добавляются к чистым полупроводникам методом, называемым Doping , который увеличивает проводимость полупроводников на , и такие легированные полупроводники известны как Extrinsic Semiconductors . (Мы обсудим легирование в ближайшее время)

В зависимости от используемого легирующего материала, примесные полупроводники делятся на два типа:

• Полупроводники N-типа .
• Полупроводники P-типа .

Полупроводники N-типа

• Когда пятивалентный материал (имеющий 5 валентных электронов) используется в качестве легирующего агента, четыре его электрона в валентной оболочке создают ковалентных связей с соседними атомами Si , в то время как 5-й электрон (пятивалентного элемента) становится свободным электроном . Такие внешние полупроводники называются полупроводниками N-типа .
• В полупроводниках N-типа основных носителей заряда — это электроны (отрицательно заряженные).
• Пятивалентными элементами, обычно используемыми в процессе легирования, являются сурьма, мышьяк, фосфор и т. Д.
• Поскольку полупроводник принимает свободный выборщик, он обозначается как Acceptor , а пятивалентный элемент обозначается как Donor , поскольку он отдает свой электрон.

Полупроводники P-типа

• Когда полупроводниковый материал легирован трехвалентным материалом (имеющим 3 валентных электрона) , трех валентных электронов (трехвалентного элемента) создает ковалентных связей с Si атомов около , но он не может предоставить 4-й электрон и, таким образом, создает дырку (положительно заряженную) , которая на самом деле является вакансией и ожидает присоединения электрона.Такие легированные полупроводники называются Полупроводники P-типа .
• В полупроводниках P-типа основных носителей заряда являются дырками (положительно заряженными) .
• Примеры трехвалентных элементов, используемых в процессе легирования: Бор, Галлий, Алюминий, Индий и т. Д.
• Здесь трехвалентный элемент Acceptor , а полупроводник Donor .

Легирование полупроводников

• Как мы обсуждали ранее, полупроводник в чистом виде действует как изолятор, поскольку он имеет равное количество электронов и дырок в своей внешней оболочке (называемой валентной оболочкой) .
• Итак, чтобы создать проводящих свойств в полупроводниках , к ним добавляется строго контролируемое количество примесей (например, мышьяк, бор и т. Д.), И этот метод называется Doping .
• Интенсивность проводящего поведения зависит от типа и количества добавленных примесей .
• Обычно используются два типа примесных элементов, а именно:
  • Пятивалентный : Создает полупроводники N-типа.
  • Трехвалентный : создает полупроводники P-типа.

PN-переход в полупроводниках

• Если полупроводниковый материал легирован как трехвалентными, так и пятивалентными примесями , то области P-типа и образуются в одном веществе.
• В результате на границе этих двух областей создается специальный барьер, который останавливает поток носителей заряда и называется PN Junction .
• Этот PN-переход сформировал основу первого полупроводникового компонента под названием Diode .
• Различные варианты PN перехода привели к созданию других базовых компонентов , то есть транзистора, полевого транзистора, MOSFET и т. Д.

Теперь давайте взглянем на несколько примеров полупроводниковых материалов:

Полупроводниковые материалы

Там Доступно множество полупроводниковых материалов, некоторые из них следующие:

1.Группа IV Периодической таблицы

• В современной нотации IUPAC она обозначается как Группа 14 Периодической таблицы , в то время как в полупроводниковом круге она все еще рассматривается как Группа IV .
• Элементы группы IV являются наиболее часто используемыми полупроводниками, но немногие элементы этой группы имеют большие запрещенные зоны и, таким образом, действуют как изоляторы.
• Полупроводники, представленные в этой группе: Углерод, Кремний, Германий, олово.

2.Составные полупроводники

• Компаундные полупроводники разработаны путем химической комбинации двух различных элементов.
• Составные полупроводники обычно конструируются с использованием элементов групп III и V периодической таблицы .
• Несколько примеров сложных полупроводников: арсенид галлия, карбид кремния и т. Д.

3. Органические полупроводники

• Органические полупроводники содержат полимерных структур , обычно состоящих из углерода или водорода .
• Первым обнаруженным органическим полупроводником была соль Бехгаарда (TMTSF) ₂ PF ₆ в 1980 г. .

4. Жидкие / аморфные полупроводники

• Обычно полупроводники доступны в твердом состоянии, но также обнаружено несколько жидких / аморфных полупроводников , т.е. гидрогенизированный аморфный кремний .
• Некоторые оксиды и сплавы также демонстрируют поведение полупроводников.

Применение полупроводниковых материалов

В современном мире электроника (особенно встроенная) просто умрет, если мы удалим из нее полупроводниковые компоненты.Полупроводники находят применение почти во всех секторах электроники. Давайте посмотрим на несколько применений полупроводников :

1. Потребительские товары (электроника)

• Мы не можем представить себе мир без электронных устройств (например, мобильных телефонов, ноутбуков, микроволновых печей, холодильников и т. Д. ).
• Все эти устройства используют полупроводниковые компоненты (например, диод , транзистор, MOSFET, интегрированный чип и т. Д. ) в своих электронных блоках управления.

2. Встроенные системы

• Микроконтроллеры / микропроцессоры произвели революцию в мире и считаются основой встраиваемых систем .
• В эти встроенных контроллеров встроено нанотранзисторов (полупроводниковый компонент), действуют как интеллектуальные переключатели .
• Итак, полупроводники также играют важную роль во встроенных системах.

3. Теплопроводность

• Поскольку несколько полупроводников имеют высокую теплопроводность и, таким образом, используются в качестве охлаждающего агента в термоэлектрических устройствах .

4. Светоизлучающий диод

• Вместо тепла несколько полупроводников также излучают свет и, таким образом, используются в светодиодах , OLED и т. Д.
• Эти полупроводники обычно доступны в жидкой или аморфной форме и используются в качестве тонкой пленки с покрытием .

На сегодня все. Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете обратиться ко мне в разделе ниже. Я хотел бы помочь вам как можно лучше.Приглашаем вас оставить свои предложения в разделе комментариев ниже, они помогают нам создавать качественный контент. Спасибо, что прочитали этот пост. 🙂

Новые полупроводниковые технологии и приложения

Изменения — это не что-то новое в полупроводниковой промышленности. В соответствии с наблюдениями Гордона Мура 1965 года (теперь известными как закон Мура) количество транзисторов в интегральной схеме удваивается примерно каждые два года на протяжении более пятидесяти лет. Это постоянное технологическое развитие облегчило создание, казалось бы, бесконечного потока новых устройств, которые стали центральными в повседневной жизни в двадцать первом веке.Хотя можно легко принять изменения в области технологий как должное, недавние преобразования в отрасли, связанные с новыми полупроводниковыми технологиями и приложениями, заслуживают признания.

Полупроводниковая промышленность, похоже, находится на переломном этапе своей истории или близка к нему. Он сталкивается с двумя неоднородностями одновременно. Промышленность сталкивается с физическими ограничениями существующих полупроводниковых материалов и потенциальным концом закона Мура. В то же время новые приложения вызывают спрос на еще меньшие, более легкие и более мощные полупроводники.Хотя эти изменения, безусловно, могут поставить под угрозу стабильный темп работы отрасли, полупроводниковая промышленность адаптируется к новым вызовам и возможностям.

Как показано в Международной дорожной карте для устройств и систем (IRDS ™) издания 2020 г., новые полупроводниковые приложения сейчас стимулируют технологическое развитие и стимулируют решение проблем и инновации. В условиях нового спроса компании, производящие полупроводники, отвечают комбинацией More Moore, More than Moore и Beyond CMOS.Далее мы исследуем эти разработки в области полупроводниковых технологий, а также новые приложения, которые стимулируют трансформацию в отрасли.

Тенденции применения полупроводниковой техники

Полупроводники — широко распространенная, но часто не признаваемая особенность повседневной жизни в двадцать первом веке. Они являются важной частью бытовой электроники, такой как смартфоны и телевизоры. Но они также существуют в ряде других предметов, включая стиральные машины и холодильники, а также автомобили и самолеты.Из-за этого растущие требования ко всему, от более безопасных путешествий до более эффективного ведения домашнего хозяйства и более увлекательных развлечений, влияют на полупроводниковую промышленность.