Semiconductor Basjes
Oersicht
Moderne technology wurdt mooglik makke troch in klasse fan materialen dy't hjitte semiconductors binne. Alle aktive komponinten, yntegreare sirkels, mikrochips, transistors, en ek in soad sensor binne boud mei halblekser materiaal. Hoewol Silicium is it meast brûkte en bekendste halskonduktor materiaal dat brûkt wurdt yn elektroanika, wurdt in breed oanbod fan semi-fêstigers brûkt, ûnder oaren Germanium, Gallium Arsenide, Silicium Carbide, en ek organyske halikonduktors. Elk materiaal bringt guon foardielen foar de tabel lykas kosten / prestaasjes, hege flugge operaasje, hege temperatuer, of de winske antwurd op in sinjaal.
Semiconductors
Wat semiconduktors makket dat nuttig is de mooglikheid om har elektryske eigenskippen en gedrach yn 'e produksjeproses krekt te kontrolearjen. Semi-konduktereigenskippen wurde kontroleare troch tafoegingen fan lytse mominten fan yntellingen yn 'e semi-konduktor troch in proses neamd doping, mei ferskate ûnjildingen en konsintraasjes dy't ferskate effekten meitsje. Troch it kontrolearjen fan it doping, kin de manier wêrop in elektryske stream troch in semi-ferdrager ferhurde kin wurde kontrolearje.
Yn in karakteristike dirier, lykas koper, elektryanen drage de aktuele en act as de ladingsträger. Yn halifoarmers dogge beide elektroanen en 'gatten', it ûntbrekken fan in elektron, as ladingstriders. Troch it kontrolearjen fan de doping fan 'e semi-konduktor, kin de konduktiviteit, en de ladingstrüter oanwêzich wêze om elkron of hole op basearre te wêzen.
Der binne twa soarten doping, N-type, en P-type. N-type dopants, typysk phosphorus of arsenik, hawwe fiif elektroanen, dy't as tafoeging oan in semi-konduktor in ekstra frije elektroan hawwe. Om't elektronen in negatyf lading hawwe, wurdt in materiaal dopearre dizze manier neamd N-type. P-type dopants, lykas boron en gallium, hawwe allinich trije elektroanen dy't it ûntbrekken fan in elektron yn 'e semi-fêste krystaal, in effektive skeakeljen fan in gat of in positive lading, dus de namme P-type. Sawol N-type en P-type dopants, sels yn minuminten, sille in semi-faktor in fatsoenlike dirigint meitsje. N-type en P-type halbleksen binne lykwols net hiel spesjaal foar himsels, mar krekt leare dirigers. As jo se lykwols yn kontakten mei elkoar pleatse, formearje in PN-junction, krije jo wat hiel ferskillende en tige brûkbere gedrach.
De PN Junction Diode
In PN-junction, yn tsjinstelling ta elk materiaal apart, net as in dirigint. Yn steat as aktive streaming yn beide rjochtingen, kin in PN-junction allinich aktive streame yn ien rjochting, it meitsjen fan in basale diode. It oanfreegjen fan in spanning oer in PN-junction yn 'e foarrjochting (foardering) helpt de elektronen yn' e N-type regio te kombinearjen mei de gatten yn 'e P-type regio. It besykjen om de stream fan aktuele (reverse bias) troch de diodyk te reitsjen, treft de elektroanen en gatten ôf, dy't hjoeddedei aktyf foarkomme oer de krúspunt. Kombinearjen fan PN-junctions op oare wizen iepenje de doarren nei oare semi-fêste komponinten, lykas de transistor.
Transistoren
In basistritrist is makke fan 'e kombinaasje fan' e knipte fan trije N-type en P-type materialen as de twa dy't yn in diodyte brûkt wurde. De kombinaasje fan dizze materialen leveret de NPN- en PNP-transistors dy't bekend binne as bipolar junction transistors of BJTs. It sintrum, of basis, regio BJT jout de transistor om te aktivearjen as skeakel of amplifier.
Wyls NPN en PNP transistors sjogge lykas twa dioaden dy't werom nei werom setten, wêrnei't alle aktuele aktuele streaming yn beide rjochting blokkearje soe. As de sintraal lizzende wjergader nei foaren ferdwûn is, sadat in lytse stream troch de sintrale lagen fliirt, feroarje de eigenskippen fan de diodyte mei de sintrale lagen feroare om in folle gruttere stream oer te litten oer it hiele apparaat. Dit gedrach jouwt in transistor de mooglikheid om lytse streamingen te ferbrekken en te aktivearjen as skeakel in aktive boarne op of út.
In ferskaat oan types fan transistoaren en oare semi-ferdjipping kin makke wurde troch it kombinearjen fan PN-junctions op in oantal manieren, fan foarôfgeande, spesjale funksjonistransistoren oan kontrolearre diodes. De folgjende binne gewoan in pear fan 'e komponinten dy't makke binne fan soarchfâldige kombinaasjes fan PN-junctions.
- DIAC
- Laser diode
- Licht-emisjeare diode (LED)
- Zener-diodyt
- Darlington transistor
- Fjittende transistor, wêrûnder MOSFETs
- IGBT transistor
- Silicon kontrolearre rjochtstreek (SCR)
- Yntegrearre circuit (ICs)
- Mikroprozessor
- Digital Memory - RAM en ROM
Sensoren
Neist de hjoeddeiske kontrôle dy't halbleksen ferlitte, hawwe se ek eigenskippen dy't makke binne foar effektive sensor. Se kinne makke wurde om gefoelich te wêzen foar feroaringen yn temperatuer, druk en ljocht. In wiziging fan wjerstân is de meast foarkommende type fan antwurd foar in semi-leitende sensor. In pear fan 'e soarten fan sensor dy't mooglik makke binne troch haloerfeartigens binne hjirûnder neamd.
- Hall effekt sensor (magnetyske fjildsensor)
- Thermistor (resistive temperatuer sensor)
- CCD / CMOS (byld sensor)
- Photodiode (licht sensor)
- Photoresistor (licht sensor)
- Piezoresistive (druk- / drukte sensor)