Mga kategorya: Itinatampok na Mga Artikulo » Mga bagyong elektrisista
Bilang ng mga tanawin: 36288
Mga puna sa artikulo: 3
Mga Transistor Bahagi 3. Ano ang mga transistor na gawa sa
Simula ng artikulo: Kasaysayan ng transistor, Transistor: layunin, aparato at mga prinsipyo ng pagpapatakbo, Mga conductor, Insulators at Semiconductors
Ang mga purong semikonduktor ay may parehong halaga ng mga libreng elektron at butas. Ang ganitong mga semiconductor ay hindi ginagamit para sa paggawa ng mga aparato ng semiconductor, tulad ng sinabi sa nakaraang bahagi ng artikulo.
Para sa paggawa ng mga transistor (sa kasong ito, nangangahulugan din sila ng mga diode, microcircuits, at talagang lahat ng mga aparato ng semiconductor), n at p mga uri ng semiconductors ay ginagamit: na may kondaktibo sa elektronik at hole. Sa n-type semiconductors, ang mga electron ay ang mga pangunahing carriers, at mga butas sa mga p-type semiconductors.
Ang mga semiconductor na may kinakailangang uri ng kondaktibiti ay nakuha sa pamamagitan ng doping (pagdaragdag ng mga impurities) sa purong semiconductors. Ang dami ng mga impurities na ito ay maliit, ngunit ang mga katangian ng semiconductor ay nagbabago higit sa pagkilala.
Mga Dopante
Ang mga transistor ay hindi magiging mga transistor kung hindi sila gumagamit ng tatlo at mga elemento ng pentavalent, na ginagamit bilang alloying impurities. Kung wala ang mga elementong ito, imposible lamang na lumikha ng mga semiconductors ng iba't ibang kondaktibiti, upang lumikha ng isang pn (nagbabasa ng pe-en) junction at transistor bilang isang buo.
Sa isang banda, ang indium, gallium, at aluminyo ay ginagamit bilang trivalent impurities. Ang kanilang panlabas na shell ay naglalaman lamang ng 3 electron. Ang gayong mga impurities ay nag-aalis ng mga electron mula sa mga atoms ng semiconductor, na may resulta na ang kondaktibo ng semiconductor ay nagiging butas. Ang ganitong mga elemento ay tinatawag na mga tumatanggap - "taker."
Sa kabilang banda, ang mga ito ay antimonio at arsenic, na mga elemento ng pentavalent. Mayroon silang 5 elektron sa kanilang panlabas na orbit. Ang pagpasok ng maayos na mga hilera ng latt ng kristal, hindi sila makahanap ng isang lugar para sa ikalimang elektron, nananatiling libre, at ang kondaktibiti ng semiconductor ay nagiging elektron o uri n. Ang nasabing mga dumi ay tinatawag na mga donor - ang "nagbibigay".
Ipinapakita ng Figure 1 ang isang talahanayan ng mga elemento ng kemikal na ginagamit sa paggawa ng mga transistor.
Larawan 1. Ang epekto ng mga impurities sa mga katangian ng mga semiconductors
Kahit na sa isang kemikal na purong kristal ng isang semiconductor, halimbawa, germanium, ang mga impurities ay nilalaman. Maliit ang kanilang bilang - isang atom ng karumihan bawat isang bilyong mga atom ng Alemanya mismo. At sa isang kubiko sentimetro lumiliko ito ng humigit-kumulang limampung libong mga banyagang katawan, na tinawag na mga atom ng karumihan. Tulad ng maraming?
Narito ang oras upang tandaan na sa kasalukuyang kasalukuyang 1 A, isang singil ng 1 Coulomb, o 6 * 10 ^ 18 (anim na bilyong bilyon) na mga electron bawat segundo, ay dumaan sa konduktor. Sa madaling salita, hindi masyadong maraming mga karumihan atoms at binibigyan nila ang semiconductor ng napakaliit na kondaktibiti. Ito ay lumiliko alinman sa isang masamang konduktor, o hindi isang napakahusay na insulator. Sa pangkalahatan, isang semiconductor.
Paano ang isang semiconductor na may kondaktibiti n
Tingnan natin kung ano ang mangyayari kung ang isang pentavalent atom ng antimonyo o arsenic ay ipinakilala sa isang germanium crystal. Ito ay ipinapakita nang malinaw sa Figure 2.
Larawan 2. Pagpapakilala ng isang 5-valence na karumihan sa isang semiconductor.
Ang isang maikling komentaryo sa Larawan 2, na dapat gawin nang mas maaga. Ang bawat linya sa pagitan ng mga katabing mga atom ng semiconductor sa figure ay dapat na doble, na nagpapakita na ang dalawang elektron ay kasangkot sa bono. Ang ganitong isang bono ay tinatawag na covalent at ipinapakita sa Figure 3.
Larawan 3. Ang bono ng covalent sa isang kristal na silikon.
Para sa Alemanya, ang pattern ay magiging eksaktong pareho.
Ang isang pentavalent na karumihan ng karumihan ay ipinakilala sa kristal na sala-sala, sapagkat wala na itong pupuntahan.Gumagamit siya ng apat sa kanyang limang valence electrons upang lumikha ng mga covalent bond na may mga kalapit na mga atomo, at ipinakilala sa kristal na sala-sala. Ngunit ang ikalimang elektron ay mananatiling libre. Ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang atom ng karumihan mismo sa kasong ito ay nagiging isang positibong ion.
Ang karumihan sa kasong ito ay tinatawag na isang donor; binibigyan nito ang mga karagdagang semiconductor karagdagang mga electron, na magiging pangunahing carrier ng singil sa semiconductor. Ang semiconductor mismo, na nakatanggap ng karagdagang mga electron mula sa donor, ay magiging isang semiconductor na may electronic conductivity o ng uri n - negatibo.
Ang mga impurities ay ipinakilala sa semiconductors sa maliit na dami, isang solong atom lamang bawat sampung milyong mga atom ng germanium o silikon. Ngunit ito ay isang daang-kakaibang beses na higit pa kaysa sa nilalaman ng mga impinsido na mga impurities sa purong kristal, tulad ng nasulat sa itaas.
Kung ilakip namin ngayon ang isang galvanic cell sa nagreresultang semiconductor ng uri n, tulad ng ipinapakita sa Figure 4, kung gayon ang mga electron (mga bilog na may isang minus sa loob) sa ilalim ng pagkilos ng electric field ng baterya ay magmadali sa positibong konklusyon nito. Ang negatibong poste ng kasalukuyang mapagkukunan ay magbibigay ng maraming mga electron sa kristal. Samakatuwid, ang isang electric kasalukuyang ay dumadaloy sa semiconductor.
Larawan 4
Ang mga hexagon, na mayroong isang sign sign sa loob, ay walang iba kundi ang mga atom na karumihan na nagbibigay ng mga electron. Ngayon ito ay mga positibong ion. Ang resulta ng nabanggit ay ang mga sumusunod: ang pagpapakilala ng isang donor ng karumihan sa semiconductor ay nagsisiguro sa pag-iniksyon ng mga libreng elektron. Ang resulta ay isang semiconductor na may electronic conductivity o uri n.
Kung ang mga atomo ng isang sangkap na may tatlong elektron sa isang panlabas na orbit, tulad ng indium, ay idinagdag sa isang semiconductor, germanium o silikon, kung gayon ang resulta ay, medyo lantaran, magiging kabaligtaran. Ang asosasyong ito ay ipinapakita sa Figure 5.
Larawan 5. Pagpapakilala ng isang 3-valence na karumihan sa isang semiconductor.
Kung ang isang kasalukuyang mapagkukunan ay nakadikit na ngayon sa tulad ng isang kristal, kung gayon ang paggalaw ng mga butas ay kukuha ng isang order na character. Ang mga phase ng pagdidisplay ay ipinapakita sa Figure 6.
Larawan 6. Hole conduction phase
Ang butas na matatagpuan sa unang atom sa kanan, ito lamang ang trivalent na karumihan ng atom, kinukuha ang elektron mula sa kapit-bahay sa kaliwa, bilang isang resulta kung saan ang butas ay nananatili sa loob nito. Ang butas na ito, sa turn, ay puno ng isang elektron na napunit mula sa kapitbahay nito (sa figure na ito ay muli sa kaliwa).
Sa ganitong paraan, ang paggalaw ng mga positibong butil na sisingilin mula sa positibo hanggang sa negatibong poste ng baterya ay nilikha. Patuloy ito hanggang sa lumapit ang butas sa negatibong poste ng kasalukuyang mapagkukunan at napuno ng isang elektron mula dito. Kasabay nito, iniwan ng elektron ang atom nito mula sa mapagkukunan na pinakamalapit sa positibong terminal, nakuha ang isang bagong butas, at paulit-ulit ang proseso.
Upang hindi malito tungkol sa kung anong uri ng semiconductor ay nakuha kapag ipinakilala ang isang karumihan, sapat na tandaan na ang salitang "donor" ay mayroong titik en (negatibo) - isang semiconductor ng uri n ay nakuha. At sa salitang tumatanggap ay mayroong titik pe (positibo) - isang semiconductor na may kondaktibiti p.
Ang mga maginoo na kristal, halimbawa, Alemanya, sa anyo kung saan mayroon silang likas na katangian, ay hindi angkop para sa paggawa ng mga aparato ng semiconductor. Ang katotohanan ay ang isang ordinaryong natural na germanium crystal ay binubuo ng mga maliliit na crystals na magkasama.
Una, ang panimulang materyal ay nalinis mula sa mga dumi, pagkatapos nito natunaw ang germanium at ang isang binhi ay ibinaba sa matunaw, isang maliit na kristal na may regular na sala-sala. Ang buto ay dahan-dahang paikutin sa matunaw at dahan-dahang bumangon. Natunaw ang natunaw na binhi at paglamig ay nabuo ang isang malaking solong kristal na rod na may regular na lattice na kristal. Ang hitsura ng nakuha na solong kristal ay ipinapakita sa Larawan 7.
Larawan 7
Sa proseso ng paggawa ng isang solong kristal, isang dopant ng p o n na uri ay idinagdag sa matunaw, sa gayon makuha ang nais na kondaktibiti ng kristal. Ang kristal na ito ay pinutol sa maliit na mga plato, na sa transistor ay naging batayan.
Ang kolektor at emitter ay ginawa sa iba't ibang paraan. Ang pinakasimpleng ay ang maliit na mga piraso ng indium ay inilagay sa kabaligtaran ng mga plato, na kung saan ay welded, nagpainit ng contact point sa 600 degree. Matapos ang paglamig ng buong istraktura, ang mga rehiyon na puspos ng selyo ay nakakuha ng uri ng kondaktibo ng p. Ang nakuha na kristal ay na-install sa pabahay at ang mga nangunguna ay konektado, bilang isang resulta kung saan nakuha ang mga planar transistor na nakuha. Ang disenyo ng transistor na ito ay ipinapakita sa Figure 8.
Larawan 8
Ang nasabing mga transistor ay ginawa noong ika-16 na siglo ng ika-20 siglo sa ilalim ng tatak na pangalan ng MP39, MP40, MP42, atbp. Ngayon ay halos isang exhibit ng museo. Ang pinakalawak na ginagamit na transistor ng istraktura ng p-n-p circuit.
Noong 1955, isang diffusion transistor ang binuo. Ayon sa teknolohiyang ito, upang mabuo ang kolektor at mga rehiyon ng emitter, isang plaka ng germanium ay inilagay sa isang gas na naglalaman ng mga singaw ng ninanais na karumihan. Sa ganitong kapaligiran, ang plato ay pinainit sa isang temperatura sa ibaba lamang ng pagkatunaw at gaganapin sa kinakailangang oras. Bilang isang resulta, ang mga atom ng karumihan ay tumagos sa kristal na lattice, na bumubuo ng mga pn junctions. Ang ganitong proseso ay kilala bilang paraan ng pagsasabog, at ang mga transistor mismo ay tinatawag na pagsasabog.
Ang dalas ng mga katangian ng mga transistor ng haluang metal, dapat itong sabihin, iwanan ang marami na nais: ang dalas ng cutoff ay hindi hihigit sa ilang mga libu-libong megahertz, na nagbibigay-daan sa iyo upang magamit ang mga ito bilang isang susi sa mababa at katamtamang mga frequency. Ang ganitong mga transistor ay tinatawag na mababang-dalas, at kumpiyansa na palalakasin lamang ang mga dalas ng saklaw ng audio. Kahit na ang mga transistor ng haluang metal na silikon ay matagal nang pinalitan ng mga transistor ng silikon, ang mga germanium transistors ay ginagawa pa rin para sa mga espesyal na aplikasyon kung saan kinakailangan ang mababang boltahe upang pag-bias ang emitter sa pasulong na direksyon.
Ang mga Silist transistor ay ginawa ayon sa teknolohiya ng planar. Nangangahulugan ito na ang lahat ng mga paglipat ay papunta sa isang ibabaw. Halos ganap na nila itong pinalitan ng mga transmotor na germanium mula sa mga hiwalay na circuit ng elemento at ginagamit bilang mga bahagi ng mga integrated circuit na kung saan hindi pa ginagamit ang germanium. Sa kasalukuyan, ang isang germanium transistor ay napakahirap hanapin.
Basahin sa susunod na artikulo.
Boris Aladyshkin
Tingnan din sa electro-tl.tomathouse.com
: