Semiconductor Basics
Iwwersiichtskaart
Modern Technik gëtt méiglech gemaach duerch eng Klass vu Materialien, déi Halikidder genannt ginn. All aktive Komponenten, integréiert Kreises, Mikrochips, Transistoren, wéi och vill Sensoren ginn mat Halbleitermaterial gebaut. Während Silizium de meeschte verbreet an bekannteste Halbleitermaterial, deen an der Elektronik benotzt gëtt, gëtt e weideren Palette vun Halbleiteren benotzt, wéi zB Germanium, Gallium Arsenid, Siliciumcarbid, och organesch Halbleiter. All Material bréngt verschidde Virdeeler fir den Dësch wéi d'Käschte / Leeschtungsverhältnis, High-Speed-Operatioun, High-Temperature oder déi gewënscht Äntwert op e Signal.
Halbleiter
Wat d'Halbleiteren esou nëtzlech ass d'Fähigkeit, hir elektresch Eegeschafte a Verhalensproblemer während dem Produktionsprozess exakt ze kontrolléieren. Semiconductoreigenschaften ginn kontrolléiert andeems een kleng Hallef vun Ureihungen am Halbleiter duerch en Dopingprozess huet, mat verschiddene Verhältnisser a Konzentraktioune, déi verschidde Effekter produzéieren. Duerch d'Doping kontrolléiert de Wee wéi en elektresche Stroum iwwert ee Halblefmeter kann kontrolléiert ginn.
An engem typescht Dirigent, wéi Kuel, traut Elektronen déi aktuell a handelen als Ladungsträger. An den Halbleiter hunn d'Elektronen an d'Lächer, d'Ofwécklung vun engem Elektron, als Ladungsträger agereecht. Duerch d'Doping vum Doping vum Halbleiters kann d'Leitung, an d'Ladungsträger esouguer Elektron oder Loch baséiert sinn.
Et ginn zwou Zorte Doping-, N-Typ a P-Typ. N-Typ Dopanten, typesch Phosphor oder Arsen, hunn fënnef Elektronen, déi, wann et zu engem Halbleiter gëtt, e extra fräi elektron. Well Elektronen eng negativ Ladung hunn, gëtt e Material esou dotéiert N-Typ genannt. P-Typ Dopantien, wéi Baur oder Gallium, sinn nëmmen dräi Elektronen, déi zu der Ofwuelung vun engem Elektron am Halblefkriibs entstoen, effektiv schloen en Héich oder eng positiv Ladung, also de Numm P-Typ. Béid N-Typ a P-Typ Dopantien, och a wéinege Quantitéiten, wäerte e Halbleiter e gudde Leedere maachen. Allerdings sinn N-Typ- a P-Halbleiter net besonnesch ganz u sech, nëmme just Decistairen. Wann Dir se matenee kontaktéiere mateneen, en PN-Junction bilden, kritt Dir e ganz anescht an nëtzlech Verhalen.
D'PN-Junction-Diode
E PN-Knapp, anescht wéi all Material getrennt sinn, handelt net wéi en Dirigent. Anstatt wéi een Stroum an all Richtungen ze fléissen kann et nëmmen e PN-Überschwemmungsverméigen erméiglecht Stroum an enger Richtung fléissen a schafft eng Basisdiode. Wann een eng Spannung iwwert e PN-Uterzuch an der Virleeflichtung vläit hëllefe kann, hëlleft d'Elektronen an der N-Typregioun mat de Lächer an der P-Regioun. E Versuch fir de Stroum vun der aktueller (ëmgedréckte Viraussiicht) duerch d'Diode ëmzeklappen d'Kräfte vun den Elektronen a Lächer, déi d'Stroum verhënneren, iwwer d'Uschloss ze fléien. D'Kombinatioun vun PN-Verknalltungen op aner Weeër erlaabt d'Dieren an aner Halleitkomponenten, wéi den Transistor.
Transistoren
Een Basistransistor besteet aus der Kombinatioun vun der Verbindung tëscht dräi N-Typ a P-Typ Materialien anstatt déi zwee an enger Diode. D'Kombinatioun vun dëse Materialien fiert den NPN- a PNP-Transistoren, déi als bipolare Übergangs-Transistoren oder BJT bekannt ginn. Den Zentrum oder d'Basis, de regionalen BJT erméiglecht de Transistor als Schalter oder Verstärker.
Obwuel NPN an PNP-Transistoren sou äusseren wéi zwee Dioden, déi zréck op de Réck hänke bliwwen sinn, déi all Stroum blockéieren an zwou Richtungen blockéieren. Wann d'Zentral Schicht virgespaart ass fir datt e klengen Strom duerch d'center Schicht fléisst, änneren d'Eigenschaften vun der Diode, déi mat der Mëttelschicht gebonnen ass, fir datt e méi grousser Stroum iwwert de ganze Gerät fléien. Dëst Verhalen en Transistor verlaangt d'Kapazitéit fir kleng Stréimungen ze verstäerken an als Iwwerplang ze schalten a fir eng aktuell Quell op oder auszeginn.
A verschiddene Variante vun Transistoren an aner Halbleiter-Geräter kënne gemaach ginn duerch Kombinéiere vu PN-Verknalltungen a verschiddenen Weeër, aus fortgeschratenem, speziellen Funk-Transistoren op kontrolléiert Dioden. Déi folgend sinn nëmmen e puer vun de Komponenten aus vläicht Kombinatioune vun PN-Verknalltungen.
- DIAC
- Laser dioden
- Leuchtdiode (LED)
- Zener Diode
- Darlington Transistor
- Feld-Effekt Transistor, ënnert anerem MOSFET
- IGBT Transistor
- Silicon kontrolléiert Gleichrichter (SCR)
- Integréiert Këscht (ICs)
- Mikroprozessor
- Digital Memory - RAM a ROM
Sensoren
Niewent der aktueller Kontroll, datt Halbleiter erlaben, sinn och Eegeschafte fir effektive Sensoren. Si kënnen ze sensibel géint Verännerungen an Temperatur, Drock a Liicht sinn. Eng Widderstandsverännerung ass déi allgemeng Zort vun der Reaktioun fir e hallef-leitende Sensor. E puer vun den Typen vu Sensoren déi duerch Hallefondereigenschaften méiglech gemaach ginn, sinn hei ënnendrënner genannt.
- Hall Effekt Sensor (Magnetsfeld Sensor)
- Thermistor (resistiver Temperaturfühler)
- CCD / CMOS (Bild Sensor)
- Photodiode (Licht Sensor)
- Photoresistor (Licht Sensor)
- Piezoresistiv (Drock / Dehn Sensoren)