Заманбап технология жарым өткөргүчтөр деп аталган материалдардын классынын аркасында мүмкүн болду. Бардык активдүү компоненттер, интегралдык схемалар, микрочиптер, транзисторлор жана көптөгөн сенсорлор жарым өткөргүч материалдардан жасалган.
Кремний электроникада эң кеңири колдонулган жарым өткөргүч материал болсо да, бир катар жарым өткөргүчтөр колдонулат, анын ичинде германий, галлий арсениди, кремний карбиди жана органикалык жарым өткөргүчтөр. Ар бир материалда чыгаша-аткаруу катышы, жогорку ылдамдыкта иштөө, жогорку температурага чыдамдуулук же сигналга керектүү жооп сыяктуу артыкчылыктар бар.
Жарым өткөргүчтөр
Жарым өткөргүчтөр пайдалуу, анткени инженерлер өндүрүш процессинде электрдик касиеттерин жана жүрүм-турумун көзөмөлдөйт. Жарым өткөргүчтүн касиеттери допинг деп аталган процесс аркылуу жарым өткөргүчтүн курамына аз өлчөмдөгү аралашмаларды кошуу менен көзөмөлдөнөт. Ар кандай аралашмалар жана концентрациялар ар кандай эффекттерди жаратат. Допингди көзөмөлдөө менен электр тогунун жарым өткөргүч аркылуу өтүү жолун көзөмөлдөөгө болот.
Кадимки өткөргүчтө, мисалы, жез, электрондор токту алып, заряд алып жүрүүчү ролду аткарышат. Жарым өткөргүчтөрдө электрондор да, тешиктер да (электрондун жоктугу) заряд алып жүрүүчү ролду аткарышат. Жарым өткөргүчтүн допингди көзөмөлдөө менен, өткөргүчтүк жана заряд алып жүрүүчү же электрон же тешик негизинде түзүлөт.
Допингдин эки түрү бар:
- N-типтеги кошумча заттар, адатта, фосфор же мышьяк, беш электронго ээ, алар жарым өткөргүчкө кошулганда кошумча эркин электронду камсыз кылат. Электрондор терс зарядга ээ болгондуктан, мындай кошулган материал N-тип деп аталат.
- П-типтеги кошумча заттар, мисалы, бор жана галлий, үч электронго ээ, натыйжада жарым өткөргүч кристаллында электрон жок болот. Бул тешик же оң заряд жаратат, ошондуктан P-тип деп аталат.
N-тип жана P-типтүү коштоочу заттар, ал тургай, аз өлчөмдө болсо да, жарым өткөргүчтү татыктуу өткөргүч кылат. Бирок, N-тиби жана P-типтеги жарым өткөргүчтөр өзгөчө эмес жана татыктуу өткөргүчтөр гана. Бул түрлөр бири-бири менен байланышып, P-N түйүнүн түзгөндө, жарым өткөргүч түрдүү жана пайдалуу жүрүм-турумга ээ болот.
P-N туташуу диоду
P-N түйүнү, ар бир материалдан өзүнчө айырмаланып, өткөргүч сыяктуу иштебейт. Токтун эки тарапка тең агышына жол бербей, P-N түйүнү токтун бир гана багытта агып, негизги диодду түзүүгө мүмкүндүк берет.
P-N өтмөгүнө чыңалууну алдыга багытта колдонуу (алдыга кыйшаюу) N тибиндеги электрондордун P тибиндеги тешиктер менен биригишине жардам берет. Диод аркылуу токтун агымын (тескери кыйшаюусу) тескери аракет кылууда электрондор менен тешикчелер бири-биринен ажырайт, бул түйүн аркылуу токтун өтүшүнө жол бербейт. P-N түйүндөрүн башка жолдор менен айкалыштыруу транзистор сыяктуу башка жарым өткөргүч компоненттердин эшигин ачат.
Транзисторлор
Негизги транзистор диоддо колдонулган экөөнүн эмес, үч N-тип жана P-типтүү материалдардын биригүүсүнөн жасалган. Бул материалдарды бириктирүү биполярдык транзисторлор (BJT) деп аталган NPN жана PNP транзисторлорун берет. Борбор же базалык аймак BJT транзисторго которгуч же күчөткүч катары иштөөгө мүмкүндүк берет.
NPN жана PNP транзисторлору арткы-артына жайгаштырылган эки диод сыяктуу көрүнөт, алар бардык агымдын эки тарапка тең агып кетишине бөгөт коёт. Борбордук катмар алдыга ыктаганда, борбордук катмар аркылуу кичинекей ток агып өтсө, борбордук катмар менен түзүлгөн диоддун касиеттери чоңураак агымдын бүт аппаратка өтүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн өзгөрөт. Бул кыймыл-аракет транзисторго кичинекей агымдарды күчөтүү жана ток булагын күйгүзүп же өчүрүүчү которгуч катары иштөө мүмкүнчүлүгүн берет.
Транзисторлордун жана башка жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн көптөгөн түрлөрү P-N түйүндөрүн өркүндөтүлгөн атайын функциялуу транзисторлордон башкарылуучу диоддорго чейин бир нече жол менен айкалыштыруудан пайда болот. Төмөндө P-N түйүндөрүнүн кылдат айкалыштарынан жасалган бир нече компоненттер бар:
- DIAC
- Лазердик диод
- Жарык чыгаруучу диод (LED)
- Ценер диод
- Дарлингтон транзистору
- Талаа эффективдүү транзистор (анын ичинде MOSFETтер)
- IGBT транзистор
- Кремнийден башкарылуучу түзөткүч
- Интегралдык схема
- Микропроцессор
- Санариптик эс тутум (RAM жана ROM)
Сенсорлор
Жарым өткөргүчтөр уруксат берген учурдагы башкаруудан тышкары, жарым өткөргүчтөр эффективдүү сенсорлорду түзгөн касиеттерге да ээ. Бул температуранын, басымдын жана жарыктын өзгөрүшүнө сезгич болушу мүмкүн. Каршылыктын өзгөрүшү жарым өткөргүч сенсор үчүн эң кеңири таралган жооп түрү.
Жарым өткөргүч касиеттери аркылуу мүмкүн болгон сенсорлордун түрлөрүнө төмөнкүлөр кирет:
- Холл эффектинин сенсору (магниттик талаа сенсору)
- Термистор (резистивдүү температура сенсору)
- CCD/CMOS (сүрөт сенсору)
- Фотодиод (жарык сенсору)
- Фоторезистор (жарык сенсору)
- Пьезорезистивдүү (басым/чыноо сенсорлору)
