Таким образом, они являются изоляторами, и для их превращения в приборы требуется добавление других веществ, таких как металлы или другие полупроводники. В этом процессе создаются транзисторы, которые используются для регулирования тока, преобразования электрических сигналов и прочих целей.
Транзисторы производятся из чистых полупроводников, таких как кремний или галлий-арсенид, добавлением других веществ. Для различных применений применяются разные приборы, включая ползунковые, биполярные, мосфеты и т. д. Они могут быть изготовлены из различных материалов, включая металлы, пластик или стекло.
Для превращения чистых полупроводников в приборы необходимо добавление дополнительных веществ, таких как металлы или другие полупроводники. В результате получается транзистор, который используется для регулирования тока, преобразования электрических сигналов и други
При изготовлении полупроводниковых приборов не используются такие полупроводники, о чем было отмечено в предыдущем абзаце.
Для производства транзисторов (включая диоды, микросхемы и полупроводниковые приборы) используются полупроводники n и p типов, имеющие электронную и дырочную проводимость.
В полупроводниках типа n электроны играют роль основных носителей заряда, тогда как полупроводники типа p оснащены дырками.
Для получения полупроводников с нужными свойствами электрики совершают легирование чистых полупроводников, добавляя в них примеси. Эти добавленные примеси влияют на тип проводимости полупроводника, позволяя электрикам получить именно тот тип проводимости, который они ищут.
Хотя количество примешиваемых примесей не является очень большим, они все же влияют на свойства полупроводника, изменяя их до неузнаваемости.
Это металлические соединения, вводящиеся в состав транзисторных матриц для повышения их электрических свойств. Они также помогают регулировать характеристики транзисторов, такие как пропускная способность, чувствительность и диапазон напряжений.
Применение легирующих примесей
Для производства транзисторов необходимо использование трех- и пятивалентных элементов, которые применяются в качестве легирующих примесей. Это металлические соединения, добавляемые в транзисторные матрицы для повышения их характеристик. Они помогают настраивать параметры транзисторов, включая пропускную способность, чувствительность и диапазон рабочих напряжений.
Без элементов электрической энергии было бы невозможно создать различные типы полупроводников с различной проводимостью, а также всевозможные p-n переходы и транзисторы.
В качестве трехвалентных примесей используются индий, галлий и алюминий, которые имеют внешнюю оболочку с 3 электронами. Эти примеси забирают электроны у атомов полупроводника, в результате чего он приобретает дырочную проводимость.
Элементы, известные как акцепторы, имеют способность «принимать» электроны.
С другой стороны, сурьма и мышьяк обладают пятивалентностью, позволяющей им по-разному реагировать на поступающие электроны.
На внешней орбите каждого атома может быть до пяти электронов. Они вступают в стройные ряды кристаллической решетки, но иногда не находят место для последнего электрона и он остается свободным, что приводит к появлению электронной проводимости или типа n.
На рисунке 1 представлена таблица химических элементов, необходимых для производства транзисторов. Эти компоненты называются донорами, поскольку они «дают» свои характеристики.
Влияние примесей на свойства полупроводников.
Рисунок 1 показывает влияние примесей на свойства полупроводников. За счет добавления различных примесей в полупроводниковое соединение, могут меняться его характеристики, модифицируя его электрические и физические свойства. Например, изменение примесей может влиять на потенциальную энергию полупроводника, температуру плавления, токопроводность, проводимость и другие параметры.
Эти примеси – атомы других элементов, их можно приравнять к атомарным импульсам. Они являются основными ответственными за изменение свойств полупроводника. Например, примеси, встраивающиеся в границу между двумя полупроводниковыми дислокациями, могут изменить диэлектрические свойства и инъекцию заряда в полупроводниковое поле. Такие примеси также могут привести к изменению механических свойств, таких как температура трансформации и модуль упругости. Изменение электронных свойств полупроводника, вызванное примесями, имеет разнообразное влияние на его функциональность.
Примеси могут иметь существенное влияние на свойства полупроводника. Атомарные импульсы, входящие в состав примесей, являются основными ответственными за изменение параметров полупроводника. Например, примеси, встраивающиеся в границу между двумя полупроводниковыми дислокациями, изменяют диэлектрические характеристики и инъекцию заряда в полупр
Хотя количество примесей невелико – всего один атом на миллиард атомов самой германии – их наличие может привести к серьезным последствиям.
Если мы взглянем на кубический сантиметр материи, то в этом крошечном объеме мы обнаружим приблизительно 50 миллиардов незнакомых атомов, называемых примесными атомами.
Это означает, что работа электрика заключается в управлении этим огромным количеством заряда. Для этого необходимы специальные устройства, такие как различные предохранители, розетки, выключатели и так далее. Все эти устройства помогают безопасно передавать и управлять зарядом, предотвращая повреждения и опасности. Благодаря этим устройствам, мы можем безопасно пользоваться электричеством для наших домашних потребностей.
Задача электрика – работать с огромным количеством заряда, потоком в 1 Ампер и широким спектром предохранительных устройств. Такими устройствами являются различные предохранители, розетки, выключатели и другие, чтобы передать и управлять зарядом безопасно, избегая потерь или повреждений. Именно благодаря этим устройствам мы можем безопасно использовать электричество для различных домашних задач.
Другими словами, примесных атомов в полупроводнике “не так уж и много”, но они все же придают ему незначительную проводимость.
Это приведет к тому, что полупроводник будет иметь проводимость n. Таким образом, мы можем представить, что полупроводники могут иметь любые уровни проводимости, от хороших проводников до плохих изоляторов. Итак, в зависимости от типа атомов, которые будут использоваться в кристалле, мы можем получить полупроводники, имеющие проводимость n.
В настоящее время достаточно наглядно представлено влияние 5-ти валентной примеси на полупроводник.
Этот рисунок показывает 5-ти валентную примесь, встроенную в полупроводник. Эта примесь будет иметь три входных параметра и два выходных параметра.
В этой статье мы рассмотрим введение в полупроводник 5-ти валентной примеси. Мы увидим, как эта примесь будет влиять на характеристики полупроводника, а также посмотрим на три входных и два выходных параметра, которые будут определять работу примеси. Рассмотрим все возможности, которые предоставляет эта примесь.
Это двойное соединение означает, что проводник содержит пары противоположно заряженных электронов.
Прямые между соседними атомами на рисунке полупроводника двойные, что означает, что каждая связь содержит два электрона с противоположными зарядами. Это двойное соединение гарантирует, что проводник передаст электричество.
Ковалентная связь характеризуется тем, что атомы двух различных химических элементов связываются путем обмена одним или несколькими парами электронов. Это показано на рисунке 3.
На рисунке представлена ковалентная связь в кристалле кремния. Главная характеристика такой связи – очень высокая плотность, которая обусловлена тем, что каждый атом кремния имеет всего четыре ковалентные партнеры. Это приводит к более высокой плотности по сравнению с другими видами связей.
На рисунке изображена ковалентная связь в кристалле кремния, которая одинакова для всех материалов. Особенностью такой связи является высокая плотность, вызванная тем, что каждый атом кремния связан с четырьмя ковалентными партнерами. Это обеспечивает значительно более высокую плотность по сравнению с другими видами связей.
Таким образом, он ускоряет процесс проникновения ионов и предоставляет необходимые параметры для тех систем, в которых имеется преобразование энергии.
Пятивалентный примесный атом внедряется в кристаллическую решетку, поскольку другого места для него нет. Это обеспечивает ускоренное проникновение ионов и предоставляет нужные параметры для тех процессов, в которых происходит преобразование энергии.
Четыре валентных электрона из своих пяти атом использует для создания ковалентных связей с соседними атомами. Это приводит к внедрению в кристаллическую решетку. А вот пятый электрон остается свободным, что приводит к тому, что атом примеси становится положительным ионом.
Для того, чтобы получить полупроводник, вам нужно добавить донор, который даст дополнительные электроны, которые будут основными носителями заряда в полупроводнике.
Полупроводники, получающие дополнительные электроны от донора, будут иметь электронную проводимость типа n – negative.
Это изменяет свойства полупроводника, такие как потенциальные параметры и проводимость.
Для предоставления оптимальной электрической производительности, примеси добавляются в состав полупроводников в крайне малых количествах – всего один атом на десять миллионов атомов германия или кремния. Это влияет на характеристики полупроводников, такие как потенциальные параметры и резистивность.
Однако требуемый уровень примесей в самом чистом кристалле в сто раз больше, чем в простом содержании.
Если мы подключим гальванический элемент к полупроводнику типа n, как показано на рисунке 4, электроны (кружки с минусом внутри) будут притягиваться к положительному выводу батарейки под действием ее электрического поля.
Отрицательный полюс источника тока будет иметь отношение к кристаллу, рассчитанное на отдачу одинакового количества электронов.
Поэтому, через полупроводник, проходит электрический ток.2. Пример схемы электрической сети
На рисунке 4.2 представлена схема электрической сети, содержащая источник питания, различные электрические компоненты и датчики. Электрик должен проверить правильность подключения и исправить все ошибки, присутствующие в схеме. Он должен проверить правильность подключения каждого из компонентов, а также обеспечить безопасное и эффективное питание сети. Поэтому электрик должен иметь достаточно опыта и знаний в области электрики, чтобы разобраться в схеме и выполнить данную задачу.
А вот знак минус – приемник электронов. Отдельно стоит заметить, что шестиугольники с знаком минус внутри, это атомы примеси, получившие электроны. Итог – формирование отрицательных ионов.
Шестиугольники с знаком плюс внутри – это атомы примеси, которые отдали свои электроны. Таким образом, получается положительный ион. Знак минус обозначает приемник электронов, а атомы примеси, получившие электроны, образуют отрицательный ион. То есть, интродукция донора в полупроводник приводит к процессу впрыска свободных электронов.
Получается полупроводник с электронной проводимостью типа n, который может быть использован в качестве электрического компонента.
Введение в полупроводник 3-х валентной примеси.
Добавление атомов веществ с тремя электронами на внешней орбите в полупроводники, такие как германий или кремний, приведёт к противоположному эффекту. На рисунке 5 можно увидеть пример данного объединения, где индий выступает в качестве примеси.
На рисунке 5 представлено объединение полупроводника с 3-х валентной примесью.
При этом все три электрона, находящиеся в атомном уровне в одной примеси, постоянно передвигаются со скоростью, зависящей от силы тока, и становятся легкими носителями электричества.
Рассмотрим детальнее введение в полупроводник 3-х валентной примеси. Когда в кристалл полупроводника попадает энергия, то электроны поднимаются на высший уровень энергии, а дырки остаются на нижнем уровне. После этого дырки и электроны могут передвигаться по кристаллу. Но при прямом подключении источника тока движение электронов и дырок будет неупорядоченным.
Однако, при подключении источника к кристаллу 3-х валентной примеси, дырки и электроны начинают двигаться с упорядоченной скоростью. Это происходит из-за того, что в атомном уровне для дырок и электронов появляются дополнительные энергоуровни, которые могут быть подавлены при помощи тока. Таким образом, передвижение дырок и электронов принимает упорядоченный характер и все три эле Фазы дырочной проводимости.
На рисунке 6 изображены фазы дырочной проводимости. Видно, что процесс перемещения происходит в нескольких этапах.
На рисунке 6 представлены фазы перемещения. Видно, что процесс проходит в нескольких последовательных этапах.
Дырка проходит через атом примеси, двигаясь вправо и постоянно захватывая электроны соседних атомов и примесей. В процессе движения, дырка может встречаться с электронами, попадая к ним в притяжение. Это приводит к остановке движения дырки и к появлению разряда. Таким образом, проведением электрических токов между точками примеси обусловлено движением дырочных потоков.
Дырочная проводимость происходит в трех стадиях: первая стадия состоит в том, что дырка появляется в первом атоме справа; вторая стадия характеризуется движением дырки вправо, постоянно захватывая электроны соседних атомов и примесей; и в третьей стадии дырка встречает электроны, попадая к ним в притяжение, что приводит к остановке движения и появлению разряда. Это обуславливает проведение электрических токов между точками примеси.
Эта дырка заполняется электриком, оторванным от соседа (на рисунке он находится слева).
При подключении к положительному полюсу батареи положительно заряженные дырки будут перемещаться от положительного к отрицательному полюсу.
Процесс продолжается до тех пор, пока дырка не достигает отрицательного полюса источника тока и, таким образом, заполняется электронами.
В то же время, электрик из ближайшего к плюсовому выводу источника покидает свой атом, чтобы появилась новая дырка. Этот процесс повторяется и сначала.
А в слове «акцептор» есть буква позитив (positive) – полупроводник типа p.
Чтобы получить правильный тип полупроводника при введении примеси, ориентируйтесь на буквы в словах “донор” и “акцептор”: слово “донор” содержит в себе букву “эн” (отрицательное электрическое заряд), таким образом, получается полупроводник типа n. В слове “акцептор” находится буква “позитив” (положительный электрический заряд), значит, полупроводник будет типа p.
В слове акцептор отражается буква Пэ (Positive) – элемент с полупроводниковой проводимостью P.
Их нужно растворить в другом растворителе, обогатить редковскими элементами и процессировать под давлением и температурой.
Для производства полупроводниковых приборов необходимо использовать не просто обычные кристаллы, например германия, а обработать их посредством различных методов. Это включает в себя растворение кристалла в определенном растворителе, дальнейшее обогащение редкими элементами, а также обработку под давлением и высокой температурой.
Дело в том, что обычный природный кристалл германия представляет собой совокупность маленьких отдельных кристаллов, слитых друг с другом.
Электрик приступает к очистке исходного материала, чтобы отфильтровать примеси. Затем германий расплавляют, а в расплав опускается затравка — кристалл с правильной решеткой.
Перед тем, как приступать к работе, электрик очищает исходный материал от примесей. Далее происходит расплавление германия, после чего в полученный расплав опускается затравка — кристалл с правильной решеткой.
Затравка медленно путешествовала по расплаву, поворачиваясь и поднимаясь всё выше и выше.
Для завершения процесса необходимо было провести отпаяку.
Расплав затравки обволакивал предмет и при углублении к монокристаллическому стержню высоких размеров приобретал правильную кристаллическую структуру. Для завершения процесса отпаяки, было необходимо сохранить стабильность монокристаллического стержня.
2.
Рисунок 7.2 представляет внешний вид полученного монокристалла.
Схема цепи для построения двух автономных устройств питания
Рисунок 7 показывает схему питания для двух автономных устройств. Она представляет собой соединение двух источников питания, проводных и беспроводных, с двумя автономными устройствами. Схема позволяет автономным устройствам получать энергию от двух источников и переключаться между ними в зависимости от условий питания. Это обеспечивает более эффективное использование энергии и предоставляет более надежную производительность.
Для изготовления монокристалла, в расплав добавляется легирующая примесь типа p или n, которая обеспечивает желаемую проводимость кристалла.
Этот кристалл был разрезан на маленькие пластинки, которые затем использовались в транзисторе в качестве базы. Коллектор был изготовлен из металла с применением пластмассы, эмиттер был изготовлен из полимера.
Для изготовления коллектора был использован металл, а также пластмасса. В то же время, эмиттер был изготовлен исключительно из полимера.
Для приварки индия от противоположных сторон пластинки необходимо было подогревать место соединения до 600 градусов. Для этого были использованы маленькие кусочки индия, которые были подложены к противоположным сторонам пластинки и приварены.
После того как все конструкции остыли, поселки с индийским представлением приобрели проводимость типа p.
Конструкция плоскостного транзистора
Для создания сплавного плоскостного транзистора необходимо установить кристалл в корпус и присоединить выводы. Такая конструкция представлена на рисунке 8. Электрики получают сплавные плоскостные транзисторы, вставляя кристалл в корпус и подключая выводы.
Их было легко разместить на плате платином и их надежность была неиссякаема.
В шестидесятых годах двадцатого века транзисторы структуры туры p-n-p были выпущены под марками МП39, МП40, МП42 и т.д. Они применялись широко и их надежность оставалась неподвластной времени. Простота их размещения на плате платином делала их предпочтительным выбором для многих проектов. Сегодня такие транзисторы практически являются музейными экспонатами.
Он представляет собой полупроводниковую структуру, в которой две нити сопротивления присоединены к двум коллекторам. При правильном подключении диффузионного транзистора можно изменять мощность потока при изменении напряжения на базе.
В 1955 году был разработан диффузионный транзистор – полупроводниковая структура, к которой присоединены два нити сопротивления между двумя коллекторами. При правильном подключении при изменении напряжения на базе, мощность потока также будет меняться.
Для формирования зон коллектора и эмиттера пластинки Германии обрабатывались в атмосфере газа, содержащей необходимые примеси.
В этой среде пластинка нагревалась до температуры, немного ниже точки плавления, и держалась там необходимое время.
В итоге атомы примеси пронизывали кристаллическую решетку, формируя p-n переходы.
При выполнении работ по электрике метод диффузии является известным. Транзисторы, получившие такое название, называются диффузионными.
Использование сплавных транзисторов ограничено их частотными характеристиками: их граничная частота ограничена несколькими десятками мегагерц, что ограничивает возможности их использования в качестве ключа на низких и средних частотах.
Низкочастотные транзисторы оказывают усилия для усиления частот в звуковом диапазоне. Они предназначены для того, чтобы улучшить качество звука, будь то музыка или другие аудиосигналы.
Хотя кремниевые транзисторы уже давно заменили сплавные германиевые, германиевые транзисторы продолжают быть использованы для специальных применений, где необходимо низкое напряжение для смещения эмиттера в прямом направлении. На планарной линии производится изготовление пластинок с полостями для монтажа кремниевых элементов. После этого кремниевые транзисторы монтируются на пластинки и проходят дальнейшую проверку качества.
Производство кремниевых транзисторов идет по планарной технологии. Для этого по специально разработанной процедуре изготавливаются пластинки с полостями, предназначенными для монтажа кремниевых транзисторов. После этого электронные компоненты устанавливаются на пластинку и проходят дальнейшую проверку качества.
Это означает, что все переходы будут проходить через одну плоскость. Это означает, что все провода и шнуры будут находиться на одной плоскости, что очень важно для безопасной установки.
Транзисторы на основе германия почти полностью были заменены транзисторами на основе биполярных полупроводников. Они не только используются в схемах с дискретными элементами, но и как элементы интегральных схем, где германий никогда не применялся.
Ищущие германиевые транзисторы понимают, что это не простая задача. В настоящее время достать данный элемент довольно сложно. Однако, с помощью правильного поиска, можно найти нужные детали.
