Техническая документация литература

 


Билеты
Производственная система
Бережливое производство
Электротехнические материалы
Силовые кабели
Силовые полупроводниковые приборы
Выключатели переключатели
Рубильники и пускатели
Реле
Датчики
Трансформаторы
Пусконаладочные работы
Ремонт бытовых электроприборов
Асинхронные двигатели
Автоматизация производства
Телефонные станции

  Карта сайта

Мерю раздела
* производители
* параметры
* с изолированным затвором
* принцип действия
* модули БТИЗ
* силовые диоды
* силовые модули
* импульсные источники
* быстродействующие диоды
* транзисторы с изолированным затвором
* биполярные транзисторы
* транзисторы
* применение
* модули
* полумосты
* импортные диоды
* силовые диоды
* диоды
* силовые модули
* источники напряжения
* мощные лампы
* транзисторы Дарлингтона
* трехфазный мост
* электропроводка
* открытая прокладка
* изгиб проводов
* алюминиевые провода
* опрессовка
* соединение проводов
* зачистка жил
* монтаж электросети
* эксплуатация электросети
* различия
* что делать если погас свет в квартире
* устранение неисправностей
* диагностика
* указатели напряжения
* пробник MS-48M
* прозвонка линий
* скрытая проводка
* устройство для протягивания кабелей
* отечественные кабелеискатели
* генератор АГ-102
* трассоискатели сталкер
* повреждения силового кабеля
* поиск кабелей
* вектор магнитного поля
* кабельные линии
* кабелеискатели
 

Полупроводниковые приборы

Микросхема, светодиод и транзистор все сделаны из полупроводникового материала

Полупроводники имеют монументальное влияние на наше общество. Вы найдете полупроводники в центре микропроцессорных чипов, а также транзисторов.
Сегодня большинство полупроводниковых чипов и транзисторов создаются из кремния. Возможно, вы слышали такое выражение, как «кремниевая долина", и именно поэтому - кремний является сердцем любого электронного устройства.
Диод простейшее полупроводниковое устройство, и, следовательно, хорошая отправная точка, для того чтобы понять, как работают полупроводники. В этой статье вы узнаете, что такое полупроводник и как он работает. Но сначала, давайте внимательно посмотрим на кремний.

Кремний является очень распространенным элементом - например, он является основным элементом в песке и кварце. Если вы посмотрите на кремний в периодической таблице, вы увидите, что он стоит рядом с алюминием, под углеродом и выше германия.

Кремний находится рядом с алюминием и ниже углерода в периодической таблице

У углерода, кремния и германия (германий, как кремний, также полупроводник) есть уникальное свойство в их электронной структуре - каждый из них имеет четыре электрона во внешней орбитали. Это позволяет им сформировать хорошие кристаллы. Четыре электрона образуют идеальные ковалентные связи с четырьмя соседними атомами, создавая решетку. В углероде, мы знаем, кристаллическую форму, как алмаз. В кремнии, кристаллическая форма представляет собой серебристо, металлический вид вещества.

В решетке кремния, все атомы кремния прекрасно облегают четырех соседей, не оставляя свободных электронов чтобы проводить электрический ток. Это делает кристалл кремния изолятором, а не проводником.

В решетке кремния, все атомы кремния прекрасно облегают четырех соседей, не оставляя свободных электронов для проведения электрического тока. Это делает кристалл кремния изолятором, а не проводником.

Металлы, как правило, хорошие проводники электричества, потому что они обычно имеют "свободные электроны", которые могут легко перемещаться между атомами, и электричество включает в себя поток электронов. В то время как кристаллы кремния выглядят как металл, они не являются, по сути, металлами. Все внешние электроны в кристалле кремния участвуют в совершенных ковалентных связях, поэтому они не могут передвигаться. Чистый кристалл кремния почти изолятор - очень мало электроэнергии будет проходить через него.
Но вы можете изменить все это посредством процесса, называемого дыркой.

 

Электронно-дырочный механизм проводимости кремния
Вы можете изменить поведение кремния и превратить его в проводник путем его легирования. В дырку, для этого нужно смешать небольшое количество примеси в кристалле кремния.
Есть два типа примесей:
N-тип - В N-тип, добавляется в кремний в небольших количествах фосфор или мышьяк. Фосфор и мышьяк у каждого есть пять внешних электронов, поэтому, когда они попадают в решетку кремния то не находят себе места. Пятый электрон не имеет ничего, с чем мог бы связаться, так что он свободно передвигается. Нужно совсем небольшое количество примеси, чтобы создать достаточно свободных электронов, чтобы электрический ток протекал через кремний. N-тип кремния является хорошим проводником. Электроны имеют отрицательный заряд, отсюда и название N-типа.
Р-тип - В р-тип дырки, бор или галлия являются легирующими примесями. У Бора и галлии есть только три внешних электрона. При смешивании с кремнием, они образуют "дыры" в его решетке, где электрон кремния не имеет ничего, для связи. Отсутствие электрона создает эффект положительного заряда, отсюда и название P-типа. Отверстия могут проводить ток. Отверстие с удовольствием принимает электрон от соседа, движущегося отверстие над пробелом. Кремний р-типа является хорошим проводником.
Незначительное количество либо N-типа или р-типа легирования получает кристалл кремния от хорошего изолятора - отсюда и название "полупроводниковой".
Когда вы кладете вместе N-тип и р-тип кремния, вы получите некоторое очень интересное поведение на стыке. Вот что происходит в диоде.

Диод простейший полупроводниковый прибор. Диод позволяет току течь только в одном направлении. Возможно, вы видели турникеты на стадионе или станции метро, ??которые позволяют людям пройти только в одном направлении. Диод это односторонний турникет для электронов.

Схема работы диода

Когда вы кладете N-тип и р-типа кремния вместе, как показано на этом рисунке, вы получите очень интересный феномен, который дает диоду его уникальные свойства.
Несмотря на то что, N-тип кремния сам по себе является проводником, и кремний р-типа сам по себе также является проводником, сочетание, показанное на схеме, не проводит электричество. Негативные электроны в N-типе кремния привлекались к положительному выводу батареи. Положительные отверстия в кремнии р-типа привлекались к отрицательному полюсу батареи. Ток не проходит через переход, потому что отверстия и электроны движутся в неправильном направлении.
Если вы переключите батарею наоборот, диод будет проводить электричество просто отлично. Свободные электроны в N-типе кремния отталкиваются отрицательным полюсом батареи. Отверстия в кремнии р-типа отталкиваются положительному выводу. На стыке между N-типа и р-типа кремния, отверстий и свободных электронов с концами. Электроны заполнят отверстия. Эти отверстия и свободные электроны перестают существовать, и на их месте возникнут новые дырки и электроны. Эффектом является то, что ток течет через переход.

Диоды и транзисторы
Устройство, которое блокирует ток в одном направлении, и позволяет  ему течь в другом, называется диод. Диоды могут быть использованы в ряде случаев. Например, устройства, которые используют батареи, часто содержат диоды, который защищают устройство, если вы вставите батарейки наоборот. Диод просто блокирует ток и это защищает чувствительную электронику в устройстве.

График полупроводникового диода

Полупроводниковый диод не является совершенным, как показано на этом графике:
При обратном переключении, на некотором этапе диод будет блокировать весь текущий ток. Современный диод позволяет, уменьшить переходный ток до 10 мкА, но он все еще ??не совершенен. И если применить достаточно обратного напряжения, соединение ломается позволяя току проходить через диод. Как правило, напряжение пробоя гораздо больше рабочего напряжения. Есть небольшое количество напряжение, необходимое, чтобы диод собирался. В кремнии, это напряжение около 0,7 вольт. Это напряжение необходимо, чтобы начать процесс электронно-дырочных комбинаций на стыке.
Другая монументальная технология, которая связана с диодом это транзистор. Транзисторы и диоды имеют много общего.

Транзисторы
Транзистор создается с помощью трех слоев, а не двух слоев, используемых в диодах. Вы можете создать либо NPN или бутерброд PNP. Транзистор может действовать как переключатель или усилитель.
Транзистор похож два диода спина к спине. Вы должно быть подумали, что ток не может протекать через транзистор, потому что спина к спине диоды будут блокировать ток в обоих направлениях. И это действительно так. Однако при применении небольшого тока к центральному слою бутерброда, ток может течь через сэндвич в целом. Это дает транзистору его свойство переключения. Небольшой ток может превратить больший ток и выключать.
Кремниевый чип, который может содержать тысячи транзисторов. В котором транзисторы действуют как переключатели, вы можете создать логические ворота, из которых и создаются микропроцессорные чипы.
Естественный переход от кремния к легированному кремнию для транзисторов в микросхемах, сделало микропроцессоры и другие электронные устройства недорогими и повсеместными в современном обществе. Основополагающие принципы удивительно просты. Постоянная доработка этих принципов, сделало возможным объединить десятки миллионов транзисторов в одной микросхеме.

 

Рекламма
 


 
 

© 2011 Разработано специально для texnlit.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.