Halvledaranordningen består av ett material som varken är en bra ledare eller en bra isolator, det kallas en halvledare. Sådana anordningar har etablerat breda applikationer på grund av deras tillförlitlighet, kompakthet och låga kostnad. Dessa är diskreta komponenter som används i kraftenheter, kompakta optiska sensorer och ljussändare, inklusive halvledarlaser. De har ett brett spektrum av ström- och spänningshanteringsfunktioner, med strömvärden mer än 5000 ampere och spänningsvärden mer än 100.000 volt. Mer viktigt, halvledaranordningar lämpar sig för integration i komplexa men lätt uppbyggda mikroelektroniska kretsar. De har en trolig framtid, nyckelelementen i majoriteten av elektroniska system inklusive kommunikation med databehandlings-, konsument- och industriell styrutrustning.

Vad är halvledarenheter?

Halvledare är inget annat än elektroniska komponenter som utnyttjar de elektroniska egenskaperna hos halvledarmaterial, som kisel, germanium och galliumarsenid, såväl som organiska halvledare. Halvledaranordningar har ersatt vakuumrör i många applikationer. De använder elektronisk ledning i fast tillstånd i motsats till termionisk emission i högt vakuum. Halvledaranordningar tillverkas för både diskreta enheter och integrerade kretsar , som består av från några till miljarder enheter tillverkade och sammankopplade på ett enda halvledarsubstrat eller skiva.

Halvledare

Halvledarmaterial är användbara genom sitt beteende som lätt kan manipuleras genom tillsats av föroreningar kallas dopning. Halvledarledningsförmåga kan styras av det elektriska eller magnetiska fältet, genom exponering för ljus eller värme, eller genom mekanisk deformation av ett dopat monokristallint galler så att halvledare kan göra utmärkta sensorer. Strömledning i en halvledare sker fri från elektroner och hål, gemensamt kända som laddningsbärare. Doping av kisel görs genom att tillsätta en liten mängd orenhetsatomer och även för fosfor eller bor ökar antalet elektroner eller hål i halvledaren avsevärt.

När en dopad halvledare innehåller överflödiga hål kallas den 'p-typ' (positiv för hål) halvledare, och när den innehåller ett visst överskott av fria elektroner, kallas den halvledaren 'n-typ' (negativ för elektroner). avgiftstecken för de flesta mobilavgiftsföretag. Korsningarna som bildades där n-typ och p-typ halvledare är sammanfogade kallas p – n-korsning.

Diod

En halvledare dioden är en enhet består normalt av en enda p-n-korsning. Korsningen av en halvledare av p-typ och n-typ bildar en utarmningsregion där strömledning är reserverad av bristen på mobila laddningsbärare. När anordningen är förspänd framåt reduceras denna utarmningsregion, vilket möjliggör betydande ledning, när dioden är omvänd förspänd kan den enda mindre strömmen uppnås och utarmningsområdet kan utsträckas. Att exponera en halvledare för ljus kan producera elektronhålpar, vilket ökar antalet fria bärare och därmed ledningsförmågan. Dioder optimerade för att dra nytta av detta fenomen kallas fotodioder. Förenade halvledardioder används också för att generera ljus, ljusdioder och laserdioder.

Diod

Transistor

Bipolära korsningstransistorer bildas av två p-n-korsningar, antingen i p-n-p- eller n-p-n-konfiguration. Mitten eller basen, regionen mellan korsningarna är vanligtvis mycket smal. De andra regionerna och deras relaterade terminaler är kända som emitter och samlare. En liten ström injicerad genom korsningen mellan basen och emittern ändrar egenskaperna hos baskollektorkopplingen så att den kan leda ström även om den är omvänd förspänd. Detta skapar en större ström mellan kollektorn och emittern och styrs av basemitterströmmen.

Transistor

En annan typ av transistor som heter fält-effekt transistor fungerar den på principen att halvledarkonduktivitet kan ökas eller minskas genom närvaron av ett elektriskt fält. Ett elektriskt fält kan öka antalet elektroner och hål i en halvledare och därmed ändra dess ledningsförmåga. Det elektriska fältet kan appliceras av en omvänd förspänd p-n-korsning, och den bildar en övergångsfält-effekttransistor (JFET) eller av en elektrod som är isolerad från bulkmaterialet med ett oxidskikt, och det bildar en metall-oxid halvledare fält-effekt transistor (MOSFET).

“hur fungerar en knacksensor ”

Nu en dags mest använda i MOSFET, en halvledarenhet och halvledare. Portelektroden laddas för att producera ett elektriskt fält som kan styra ledningsförmågan hos en 'kanal' mellan två terminaler, kallas källa och dränering. Beroende på typen av bärare i kanalen kan enheten vara n-kanal (för elektroner) eller p-kanal (för hål) MOSFET.

Halvledarmaterial

Kisel (Si) är det mest använda materialet i halvledaranordningar. Det har lägre råvarukostnader och relativt enkel process. Dess användbara temperaturintervall gör det för närvarande den bästa kompromissen mellan de olika konkurrerande materialen. Kisel som används vid tillverkning av halvledaranordningar tillverkas för närvarande i skålar som är tillräckligt stora i diameter för att möjliggöra tillverkning av 300 mm skivor.

Germanium (Ge) användes ofta i tidigt halvledarmaterial, men dess värmekänslighet gör mindre användbart än kisel. Numera legeras germanium ofta med (Si) kisel för användning i mycket snabba SiGe-enheter IBM är en huvudproducent av sådana enheter.

Galliumarsenid (GaAs) används också i stor utsträckning med höghastighetsanordningar, men hittills har det varit svårt att bilda skålar med stort diameter av detta material, vilket begränsar skivans diameterstorlekar betydligt mindre än kiselskivor, vilket gör massproduktion av Galliumarsenid (GaAs) enheter betydligt dyrare än kisel.

Lista över vanliga halvledare

Listan över vanliga halvledaranordningar innehåller huvudsakligen två terminaler, tre terminaler och fyra terminalenheter.

“DC motorvarvtalsreglerkretsschema ”

Vanliga halvledare

De två terminalerna är

Diod (likriktardiod)
Gunn-diod
IMPACT-dioder
Laserdiod
Zener-diod
Schottky-diod
PIN-diod
Tunneldiod
Ljusdiod (LED)
Fototransistor
Fotocell
Solcell
Transient spänningsundertryckningsdiod
VCSEL

Tre-terminalenheter är

Bipolär transistor
Fält-effekt transistor
Darlington transistor
Isolerad bipolär transistor (IGBT)
Unijunction transistor
Kiselstyrd likriktare
Tyristor
TRIAC

Fyra terminaler är

Fotokopplare (optokopplare)
Hall-effekt-sensor (magnetfält-sensor)

Halvledarapplikationer

Alla typer av transistor kan användas som byggstenar för logiska grindar , vilket är användbart för design av digitala kretsar. I digitala kretsar som mikroprocessorer, transistorer så som fungerar som en omkopplare (till / från) i MOSFET, bestämmer till exempel spänningen som appliceras på grinden om brytaren är på eller av.

Transistorerna används för analoga kretsar fungerar inte som omkopplare (på / av) relativt, de svarar på ett kontinuerligt ingångsområde med ett kontinuerligt utmatningsområde. Vanliga analoga kretsar inkluderar oscillatorer och förstärkare. Kretsarna som gränssnitt eller översätts mellan analoga kretsar och digitala kretsar är kända som kretsar med blandad signal.

Fördelar med halvledare

Eftersom halvledaranordningar inte har några trådar, behövs därför ingen kraft för att värma upp dem för att orsaka utsläpp av elektroner.
Eftersom ingen uppvärmning behövs sätts halvledaranordningar i drift så snart kretsen slås på.
Under drift producerar inte halvledaranordningar något surrande ljud.
Halvledaranordningar kräver lågspänningsdrift jämfört med vakuumrör.
På grund av sina små storlekar är kretsarna med halvledaranordningar mycket kompakta.
Halvledaranordningar är stötsäkra.
Halvledaranordningar är billigare jämfört med vakuumrör.
Halvledare har nästan obegränsad livslängd.
Eftersom inget vakuum behöver skapas i halvledaranordningar, har de inga vakuumförsämringsproblem.

Nackdelar med halvledarenheter

Ljudnivån är högre i halvledaranordningar jämfört med i vakuumrören.
Vanliga halvledaranordningar kan inte hantera så mer kraft som vanliga vakuumrör kan göra.
I högfrekvensintervall har de dåligt svar.

Således handlar det här om olika typer av halvledaranordningar inkluderar två terminaler, tre terminaler och fyra terminalenheter. Vi hoppas att du har fått en bättre förståelse för detta koncept. Vidare, eventuella tvivel angående detta koncept eller elektriska och elektroniska projekt, vänligen ge din feedback genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, vad är applikationerna för halvledaranordningar?

Fotokrediter: