"Това, което ни изглежда чудо. В действителност, като не е!" - Саймън Stevin
Но какво би станало, ако котката на Шрьодингер пъхна в бутилката Клайн и обвийте целия Мьобиус групата.
"Ная физика клас!" - е class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru. class-fizika.ru.
Последна актуализация на 20.12.11 9:25 18.10.11 21:03
Вие питате, какво е производството на полупроводници и къде може да се види? - "сърцето" на микропроцесорни чипове, а в транзистора. Всяко устройство, свързано към компютъра или използване на радиочестоти е пряко свързано с използването на полупроводници.
Днес, по-голямата част на полупроводникови чипове и транзисторите са направени на базата на силиций. Може да сте чували такива изрази като "Силиконовата долина", "силициев икономика", "силициев възраст." И всичко това по причина, че силиций е в основата на всяко електронно устройство.
Фигурата показва (по часовниковата стрелка от горе): чип, LED и транзистор - всички от тях, направен от полупроводников материал - силиций.
Един прост електронно устройство е диод. Ето защо, диод може да се разглежда като отправна точка, ако искате да разберете как работят полупроводници. В тази статия ще научите какво е полупроводник се влияе от неговите свойства и примеси, като е възможно с помощта на полупроводници за създаване на диод.
Open тайни силиций.
Силиконовата - много често срещан елемент. Например, това е основният елемент, състояща се от пясък и кварц. Ако се вгледате в Силиконовата позиция в периодичната таблица DI Менделеев, ще видим, че е за алуминий - Al, нисш въглерод - С или по-висока германий - Ge.
Електронната структура на въглерод, силиций и германий (Ge като силиций, полупроводников) има уникалното свойство - всеки от тях има четири електрони във външната обвивка на електрони. Този имот се определя възможността на фини монокристали от тези елементи. Четири електрони образуват перфектна ковалентна връзка с четири съседни атоми, създавайки решетка. Carbon, както знаем, има кристална форма, известна като диамант. кристален силиций - сребро е подобно на метал твърдо тяло.
Във всички от силициев кристалната решетка на силициеви атоми образуват химична връзка с четири съседни атоми. В този случай, не силициев кристал свободни електрони и на електрическия ток през кристал не може да се случи, особено при ниски температури. Ето защо, кристал силиций е по-сходен с изолатор, а не на проводника.
Металите обикновено са добри проводници на електричество, тъй като те обикновено имат "свободни електрони", които могат да се движат лесно между атомите, и на електрическия ток в този случай е на потока от електрони. Докато, тъй като силициеви единични кристали, те са очевидно много подобен на метали всъщност не метали Всички външни електрони под формата на силициев кристал перфектни ковалентни връзки със съседните кристали, и поради това не може да се движи. кристален силиций с малко количество на примеси е по същество изолатор - през него при стайна температура може да се получи много малък ток.
Добавянето на примеси в силиций - силиций допинг
Ако чипа на силиций, за да примес - легирани със силикон, е възможно да се променят свойствата на силиций и да го превърне в проводник. При допинг силиций в кристала се вкарва малко количество примеси.
Има два вида примеси: р-тип и п-тип.
При въвеждане на примеси п-тип в силициев кристал се добавя малко количество фосфор - P или арсен - Както. Външната обвивка на фосфор и арсен пет електрони, които заемат повече място от електрони силициев атом. Пето електрон не образуват връзки със съседните силициеви атоми и следователно могат да се движат свободно в кристала. За да се създаде достатъчен брой свободни електрони, необходими за протичане на електрически ток е необходимо много малко количество примеси. N-тип силиций е добър проводник. Тъй като електроните имат отрицателен заряд, силициев кристал с примеси, наречен N-тип силиций.
При извършване на р-тип примес в силициев кристал А се прибавя малко количество борен - В или галий - Ga. На външната електрони обвивка на бор и галий само три електрони. Когато тези примеси са включени в силициев кристал, те образуват "дупка" в решетката в които не електрони. Липсата на един електрон е еквивалентно на която има един положителен заряд. Насочено движение на дупки може да се разглежда като електрически ток. Дупката подходящо "улавя" електрон съседен атом и следователно, дупката се премества в кристала. P-тип силиций - добър проводник.
По този начин, една малка част от п-тип примеси или р-тип силициев кристал трансформира от добър изолатор в достатъчно добър проводник (макар и с ниска проводимост) - имота и получава наименованието "полупроводници."
Имоти силиций п-тип или р-тип не са нищо особено изненадващо. възникнат "Чудото" и много интересни свойства, когато се поставя заедно с силиций р-тип и п-тип, т.е. образуването на р-п - преход.
А полупроводников диод
Diode - един от най-прости електронни устройства, които могат да бъдат направени на полупроводници. В диод провежда ток само в една посока, в другата посока на тока през диода не минава. Разбира се, вие сте виждали въртележката на стадиона или в метрото, чрез които хората могат да преминават само посоката на водата. Образно казано, диодни - еднопосочен турникет за електрони.
Ако се свързвате с силиций р-тип и N-тип, както е показано на фигурата, ще има "чудо" - получи диод със своя уникален имот да премине на ток само в една посока.
Въпреки факта, че отделен силиций и п-тип и р-тип силиций и проводим, т.е. са "лоши проводници", тяхната комбинация, показани на схемата, не провежда електрически ток.
Отрицателно заредените електроните в силиция п-тип са привлечени към положителния полюс на батерията.
Положително заредени дупки са привлечени към отрицателния полюс на батерията.
Чрез връзката между силиция от различни видове (PN - разклонителни) във връзка с това на ток от акумулатора не тече, тъй като електроните, така и дупки се движат в "грешната" посока "Ако промените полярността на батерията, диод ще бъде перфектен за провеждане на електрически ток на свободни електрони .. в п-тип силиций са отблъснати от отрицателния полюс на отворите на акумулатора в р-тип силиций са отблъснати от положителния полюс на батерията в р-М - .. прехода между свободните електрони и дупки р-тип силиций и п-тип силиций и там са електроните запълват дупките, т.е. налице е явление, което се нарича рекомбинация на електрони и дупки престане да съществува, но на тяхно място идват нови електрони и дупки в рекомбинацията чрез р-н -... прехода електрически ток потоци.
Устройството, което минава ток само в една посока, но не преминава в обратна посока, диодни призовава. Диоди се използват в широк спектър от устройства и схеми. Например, устройства, които използват батерии като източник на захранване съдържат диод, който предпазва устройството погрешно свързване на батерията. LED просто не минава ток, когато батерията е свързан правилно, т.е. той защитава чувствителните електрониката в устройството. Разбира се, реално поведението на диод е различен от идеален диод, който обсъдихме по-горе. Следващата фигура показва характеристиките на сегашното напрежение на една реална диод:
Транзистори и чипс
Транзисторът е създаден на базата на използването на три слоя на полупроводници, вместо двете използвани в диод. Можете да създадете един транзистор NPN или PNP "сандвич". Транзисторът може да работи като превключвател или като усилвател.
Transistor наподобява два диода, които са включени, за да се срещнат помежду си. След това можем да считаме, че на транзистора не ще проведе ток, тъй като двете са включени тезгяха диод ток не се предава и да е или в другата посока. И това е - истината! Въпреки това, когато сте пропуснали малък ток през централния слой на един транзистор, много по-голям ток през транзистора като цяло. Ето защо, на транзистора може да действа като превключвател. Една малка ток може да се включва и изключва много повече ток! Силиконовата чип - малка плоча на силиций, в който е направено с голям брой транзистори - няколко десетки милиони. С транзистори, действащи като ключове, можете да създадете логически схеми, които се основават на микропроцесорни чипове. Естественият процес на развитие: силиций - силиций с примеси - на транзистора - чипа е довело до факта, че микропроцесори и други електронни устройства са станали достъпни и широко разпространени в съвременното общество.
Основни научни принципи, които са в основата на работата на полупроводникови устройства са учудващо прости. Чудото може да се счита постоянно инженерство и технологично прилагане на тези принципи, за да се създаде днес евтино десетки милиони транзистори в един чип.
Източник: опитомени физика A.A.Boguslavsky
Свързани статии