Электроник хэрхэн ажилладаг вэ

Хагас дамжуулагчийн үндэс

Ерөнхий тойм

Хагас дамжуулагч гэж нэрлэгддэг материалын ангитай холбоотойгоор орчин үеийн технологи нь боломжтой болсон. Бүх идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд, нэгдсэн хэлхээ, микрочип, транзистор, түүнчлэн олон мэдрэгчийг хагас дамжуулагч материалаар хийдэг. Цахиур нь электроникийн хэрэглээнд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, хамгийн сайн мэдэгдэж байгаа хагас дамжуулагч материал болох германиум, Gallium Arsenide, Silicon Carbide, органик хагас дамжуулагч зэрэг өргөн хүрээний хагас дамжуулагчийг ашигладаг. Материал бүр нь зардал / гүйцэтгэлийн харьцаа, өндөр хурдны ажиллагаа, өндөр температур, эсвэл дохионы хүсч буй хариу зэрэг зарим давуу талыг авчирдаг.

Хагас дамжуулагч

Хагас дамжуулагч нь маш чухал ач холбогдолтой нь үйлдвэрлэлийн процессийн явцад өөрсдийн цахилгаан шинж чанар, зан үйлийг нарийн хянах чадвар юм. Хагас дамжуулагч шинж чанарыг хагас дамжуулагчид бага хэмжээний хольц нэмж, өөр өөр хольцтой, өөр өөр нөлөө бүхий концентрац бүхий допинг гэж нэрлэдэг процессоор хянагддаг. Допингийн эсрэг хяналтыг хийснээр хагас дамжуулагчаар дамжиж буй цахилгаан гүйдлийг хянах боломжтой.

Ердийн дамжуулагчид зэс гэх мэт электронууд нь гүйдэл дамжуулж, цэнэглэгч тээвэрлэгчээр үйлчилдэг. Хагас дамжуулагчид хоёулаа электрон ба "нүх", электрон байхгүй байх, цэнэглэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хагас дамжуулагчийн допингыг хянахдаа цахилгаан дамжуулах чанар, дамжуулалтыг цахилгаан эсвэл цооногийн аль нэгээр тохируулах боломжтой.

Хоёр төрлийн допинг, N-төрөл, P-төрөл байдаг. N-хэлбэрийн dopants, ихэвчлэн фосфор эсвэл хүнцэл нь таван электрон байна. Энэ нь хагас дамжуулагчид нэмсэн нэмэлт цахилгаан электрон байна. Электронууд сөрөг цэнэгтэй тул энэ аргаар материалыг N-type гэж нэрлэдэг. Борон, gallium зэрэг P-хэлбэрийн dopants нь зөвхөн гурван электрон байна. Энэ нь хагас дамжуулагчийн болорд байхгүй цооног буюу эерэг цэнэгийг үр дүнтэй болгохын тулд P-type нэртэй байдаг. N-type болон P-type dopants хоёулаа минутын хэмжээн дээр ч хагас дамжуулагч нь сайн дамжуулагчийг бий болгоно. Гэхдээ N-type ба P-type хагас дамжуулагчууд нь өөрсдөө өөрсдөө биш, зөвхөн сайн дамжуулагч юм. Гэсэн хэдий ч, тэд хоорондоо харилцахдаа PN уулзвар үүсгэх үедээ маш өөр өөр, маш ашигтай арга хэрэглэдэг.

PN Junction Diode

ПГУ-ын уулзвар нь тус тусад нь материал тус бүрээс ялгаатай нь дамжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Гүйдлийн урсгалыг аль ч чиглэлд урсахаас илүүтэйгээр PN уулзвар нь зөвхөн нэг чиглэлд урсахыг зөвшөөрдөг бөгөөд үндсэн диод үүсгэдэг. ПГ-ын уулзварт урсгалын чиглэл (урагшаа хэвийсэн утга) дээр хүчдэлийг хэрэглэснээр N-type бүс дэх электронууд P-type бүсийн нүхтэй нийлдэг. Диодоор урсгалын (урвуу урвуу) урсгалыг буцаахыг оролдохын тулд цооногууд нь цооногуудаас цахилгаанд цохиулахаас сэргийлдэг. Өөрөөр хэлбэл PN-ийн холболтыг бусад талаасаа хагас дамжуулагч хэсгүүдэд шилжүүлдэг.

Transistors

Үндсэн транзистор нь диодод хэрэглэгдэж байсан хоёроос илүүгүй N ширхэг ба P төрлийн төрлийн материалуудын холбоосоос үүсдэг. Эдгээр материалуудыг хослуулах нь NPN ба PNP транзисторыг бий болгодог бөгөөд энэ нь хоѐр талын уулзвар транзистор буюу BJTs гэж нэрлэдэг. Төв, суурин, бүсийн BJT нь транзисторыг шилжүүлэгч буюу өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

NPN болон PNP транзисторууд нь буцаж байрласан хоёр диод шиг харагдах бөгөөд энэ нь бүх урсгалыг аль ч чиглэлд урсахаас хамгаалдаг. Төвийн давхаргыг урагш чиглэлтэй болгохын тулд бага гүйдэл нь төвийн давхаргаар дамжих үед диодын шинж чанар нь төвийн давхаргын өөрчлөлттэй үүсэх ба ингэснээр төхөөрөмжийг бүхэлд нь урсахад их хэмжээний гүйдэл дамжих боломжтой болно. Энэ үйлдэл нь транзисторыг жижиг урсгалыг өсгөх боломжтой бөгөөд одоогийн эх үүсвэрийг асаах, унтраахад шилжих үйлдэл юм.

Трансисторын болон бусад хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн янз бүрийн төрлүүд нь PN-ийн холболтуудыг хэд хэдэн аргаар, дэвшилтэт, тусгай функцүүдээс хяналттай диодууд хүртэл хэд хэдэн аргаар хийж болно. Дараахь бүрдэл хэсгүүд нь PN-ийн уулзваруудаас болгоомжтой хослуулсан хэсгүүдээс бүрдэнэ.

Мэдрэгч

Хагас дамжуулагчид олгодог одоогийн хяналтаас гадна тэдгээр нь үр дүнтэй мэдрэгчийг хийдэг шинж чанаруудтай байдаг. Температур, даралт болон гэрлийн өөрчлөлтөд мэдрэмтгий болдог. Эсэргүүцлийн өөрчлөлт нь хагас дамжуулах дамжуулагчийн хамгийн түгээмэл хэлбэр юм. Хагас дамжуулагчийн шинж чанарыг доороос нь харуулав.