|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Transistor. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Transistor, triod semikonduktor, ialah komponen elektronik yang diperbuat daripada bahan semikonduktor, biasanya dengan tiga terminal, yang membolehkan isyarat input mengawal arus dalam litar elektrik. Biasanya digunakan untuk menguatkan, menjana dan menukar isyarat elektrik. Dalam kes umum, transistor ialah sebarang peranti yang meniru sifat utama transistor - isyarat berubah antara dua keadaan berbeza apabila isyarat pada elektrod kawalan berubah.
Penciptaan transistor pada akhir 40-an merupakan salah satu pencapaian terbesar dalam sejarah elektronik. Tiub vakum, yang sehingga itu menjadi elemen yang sangat diperlukan dan utama bagi semua peranti radio dan elektronik untuk masa yang lama, mempunyai banyak kekurangan. Memandangkan kerumitan peralatan radio dan peningkatan dalam keperluan am untuknya, kelemahan ini semakin dirasai. Ini termasuk, pertama sekali, kerapuhan mekanikal lampu, hayat perkhidmatannya yang pendek, dimensi yang besar, dan kecekapan yang rendah akibat kehilangan haba yang besar pada anod. Oleh itu, apabila elemen semikonduktor yang tidak mempunyai sebarang kecacatan yang disenaraikan menggantikan tiub vakum pada separuh kedua abad ke-XNUMX, revolusi sebenar berlaku dalam kejuruteraan radio dan elektronik. Harus dikatakan bahawa semikonduktor tidak segera mendedahkan sifat-sifat luar biasa mereka kepada manusia. Untuk masa yang lama, hanya konduktor dan dielektrik digunakan dalam kejuruteraan elektrik. Sekumpulan besar bahan yang menduduki kedudukan pertengahan di antara mereka tidak menemui sebarang aplikasi, dan hanya beberapa penyelidik, yang mengkaji sifat elektrik, dari semasa ke semasa menunjukkan minat terhadap sifat elektrik mereka. Jadi, pada tahun 1874, Brown menemui fenomena pembetulan semasa pada titik sentuhan antara plumbum dan pirit dan mencipta pengesan kristal pertama. Penyelidik lain telah mendapati bahawa kekotoran yang terkandung di dalamnya mempunyai kesan yang ketara terhadap kekonduksian semikonduktor. Sebagai contoh, Beddecker pada tahun 1907 mendapati bahawa kekonduksian iodida kuprum meningkat 24 kali ganda dengan kehadiran campuran iodin, yang dengan sendirinya bukan konduktor. Apakah yang menerangkan sifat semikonduktor dan mengapa ia menjadi begitu penting dalam elektronik? Mari kita ambil semikonduktor tipikal seperti germanium. Di bawah keadaan biasa, ia mempunyai kerintangan 30 juta kali kuprum dan 1000000 juta kali ganda daripada kaca. Oleh itu, dari segi sifatnya, ia masih agak dekat dengan konduktor daripada dielektrik. Seperti yang anda ketahui, keupayaan sesuatu bahan untuk mengalirkan atau tidak mengalirkan arus elektrik bergantung kepada kehadiran atau ketiadaan zarah bercas bebas di dalamnya.
Germanium tidak terkecuali dalam pengertian ini. Setiap atomnya adalah tetravalen dan mesti membentuk empat ikatan elektronik dengan atom jiran. Tetapi disebabkan oleh tindakan haba, beberapa elektron meninggalkan atom mereka dan mula bergerak bebas di antara nod kekisi kristal. Itu kira-kira 2 elektron untuk setiap 10 bilion atom. Satu gram germanium mengandungi kira-kira 10 ribu bilion atom, iaitu, ia mempunyai kira-kira 2 ribu bilion elektron bebas. Ini adalah sejuta kali kurang daripada, sebagai contoh, dalam tembaga atau perak, tetapi masih cukup untuk germanium untuk melewati arus kecil melalui dirinya sendiri.
Walau bagaimanapun, seperti yang telah disebutkan, kekonduksian germanium boleh meningkat dengan ketara dengan memasukkan bendasing ke dalam kekisinya, sebagai contoh, atom pentavalen arsenik atau antimoni. Kemudian empat elektron arsenik membentuk ikatan valens dengan atom germanium, tetapi yang kelima akan kekal bebas. Ia akan terikat dengan lemah kepada atom, supaya voltan kecil yang dikenakan pada kristal akan mencukupi untuk ia terputus dan bertukar menjadi elektron bebas (jelas bahawa atom arsenik menjadi ion bercas positif dalam kes ini). Semua ini dengan ketara mengubah sifat elektrik germanium. Walaupun kandungan kekotoran di dalamnya kecil - hanya 1 atom setiap 10 juta atom germanium, disebabkan kehadirannya, bilangan zarah bercas negatif bebas (elektron) dalam kristal germanium meningkat berkali-kali ganda. Semikonduktor sedemikian biasanya dipanggil semikonduktor jenis-n (dari negatif - negatif).
Gambar yang berbeza akan berlaku dalam kes apabila bendasing trivalen (contohnya, aluminium, galium atau indium) dimasukkan ke dalam kristal germanium. Setiap atom kekotoran membentuk ikatan dengan hanya tiga atom germanium, dan menggantikan ikatan keempat akan ada ruang bebas - lubang yang boleh diisi dengan mudah oleh mana-mana elektron (dalam kes ini, atom kekotoran diionkan secara negatif). Jika elektron ini berpindah ke bendasing dari atom germanium yang bersebelahan, maka elektron ini pula akan mempunyai lubang. Dengan menggunakan voltan pada kristal sedemikian, kita memperoleh kesan yang boleh dipanggil "anjakan lubang". Sememangnya, biarkan dari sisi di mana kutub negatif sumber luaran terletak, elektron akan mengisi lubang atom trivalen. Oleh itu, elektron akan bergerak lebih dekat ke kutub positif, manakala lubang baru terbentuk pada atom jiran lebih dekat dengan kutub negatif. Kemudian fenomena yang sama berlaku dengan atom lain. Lubang baru, seterusnya, akan diisi dengan elektron, dengan itu menghampiri kutub positif, dan lubang yang terbentuk akan menghampiri kutub negatif. Dan apabila, akibat pergerakan sedemikian, elektron mencapai kutub positif, dari mana ia akan pergi ke sumber semasa, lubang akan mencapai kutub negatif, di mana ia akan diisi dengan elektron yang datang dari sumber semasa. Lubang itu bergerak seolah-olah ia adalah zarah dengan cas positif, dan kita boleh mengatakan bahawa di sini arus elektrik dicipta oleh cas positif. Semikonduktor sedemikian dipanggil semikonduktor jenis-p (dari positiv - positif). Dengan sendirinya, fenomena kekonduksian kekotoran masih belum begitu penting, tetapi apabila dua semikonduktor disambungkan - satu dengan kekonduksian n dan yang lain dengan kekonduksian p (contohnya, apabila kekonduksian n dicipta dalam kristal germanium pada satu sisi, dan p-konduktiviti pada satu lagi -konduktiviti) - fenomena yang sangat ingin tahu berlaku. Atom terion negatif bagi rantau p akan menolak elektron bebas rantau n daripada peralihan, dan atom terion positif bagi rantau n akan menolak lubang rantau p daripada peralihan. Maksudnya, simpang pn akan bertukar menjadi semacam penghalang antara dua kawasan. Disebabkan ini, kristal akan memperoleh kekonduksian satu sisi yang jelas: untuk sesetengah arus ia akan berkelakuan seperti konduktor, dan untuk yang lain - seperti penebat. Sesungguhnya, jika voltan yang lebih besar daripada voltan "tutup" persimpangan pn digunakan pada kristal, dan dengan cara yang elektrod positif disambungkan ke p-rantau, dan elektrod negatif ke n-rantau , maka arus elektrik akan mengalir dalam hablur yang dibentuk oleh elektron dan lubang yang bergerak ke arah satu sama lain. Sekiranya potensi sumber luaran diubah dengan cara yang bertentangan, arus akan berhenti (atau lebih tepatnya, ia akan menjadi sangat tidak penting) - hanya akan ada pengaliran keluar elektron dan lubang dari sempadan antara kedua-dua wilayah, akibatnya yang mana potensi halangan antara mereka akan meningkat. Dalam kes ini, kristal semikonduktor akan berkelakuan dengan cara yang sama seperti tiub vakum diod, jadi peranti berdasarkan prinsip ini dipanggil diod semikonduktor. Seperti diod tiub, ia boleh berfungsi sebagai pengesan, iaitu, penerus semasa. Fenomena yang lebih menarik boleh diperhatikan apabila bukan satu, tetapi dua simpang pn terbentuk dalam kristal semikonduktor. Unsur semikonduktor sedemikian dipanggil transistor. Salah satu kawasan luarnya dipanggil pemancar, yang lain dipanggil pengumpul, dan kawasan tengah (yang biasanya dibuat sangat nipis) dipanggil pangkalan. Jika kita menggunakan voltan kepada pemancar dan pengumpul transistor, tiada arus akan mengalir, tidak kira bagaimana kita membalikkan kekutuban.
Tetapi jika anda mencipta perbezaan potensi kecil antara pemancar dan asas, maka elektron bebas daripada pemancar, setelah mengatasi persimpangan pn, akan jatuh ke dalam pangkalan. Dan kerana tapaknya sangat nipis, hanya sebilangan kecil elektron ini akan cukup untuk mengisi lubang yang terletak di kawasan p. Oleh itu, kebanyakan mereka akan masuk ke pengumpul, mengatasi halangan penguncian peralihan kedua - arus elektrik akan muncul di transistor. Fenomena ini adalah lebih luar biasa kerana arus dalam litar asas pemancar biasanya sepuluh kali lebih rendah daripada yang mengalir dalam litar pengumpul pemancar. Dari sini dapat dilihat bahawa, dalam tindakannya, transistor boleh, dalam erti kata tertentu, dianggap sebagai analog lampu tiga elektrod (walaupun proses fizikal di dalamnya sama sekali berbeza), dan pangkalan di sini memainkan peranan. daripada grid yang diletakkan di antara anod dan katod. Sama seperti dalam lampu, perubahan kecil dalam potensi grid menyebabkan perubahan besar dalam arus anod, dalam transistor, perubahan kecil dalam litar asas menyebabkan perubahan besar dalam arus pengumpul. Oleh itu, transistor boleh digunakan sebagai penguat dan penjana isyarat elektrik. Unsur semikonduktor mula menggantikan tiub vakum secara beransur-ansur dari awal 40-an. Sejak tahun 1940, diod germanium titik telah digunakan secara meluas dalam peranti radar. Radar secara amnya berfungsi sebagai rangsangan untuk perkembangan pesat elektronik untuk sumber kuasa tinggi tenaga frekuensi tinggi. Minat yang semakin meningkat ditunjukkan dalam gelombang desimeter dan sentimeter, dalam penciptaan peranti elektronik yang mampu beroperasi dalam julat ini. Sementara itu, tiub vakum, apabila digunakan di kawasan frekuensi tinggi dan ultratinggi, berkelakuan tidak memuaskan, kerana bunyinya sendiri mengehadkan sensitivitinya dengan ketara. Penggunaan diod germanium titik pada input penerima radio memungkinkan untuk mengurangkan bunyi intrinsik secara drastik, meningkatkan kepekaan dan julat pengesanan objek.
Walau bagaimanapun, era sebenar semikonduktor bermula selepas Perang Dunia II, apabila transistor titik dicipta. Ia dicipta selepas banyak eksperimen pada tahun 1948 oleh pekerja syarikat Amerika "Bell" Shockley, Bardeen dan Brattain. Dengan meletakkan dua sesentuh titik pada kristal germanium pada jarak yang dekat antara satu sama lain dan mengenakan pincang ke hadapan pada salah satu daripadanya dan pincang songsang pada yang lain, mereka dapat mengawal arus melalui yang kedua menggunakan arus yang melalui kenalan pertama. Transistor pertama ini mempunyai keuntungan kira-kira 100. Ciptaan baru itu cepat tersebar luas. Transistor titik pertama terdiri daripada kristal germanium dengan kekonduksian n, yang berfungsi sebagai asas, di mana dua titik gangsa nipis terletak, terletak sangat dekat antara satu sama lain - pada jarak beberapa mikron. Salah satu daripadanya (biasanya gangsa berilium) berfungsi sebagai pemancar, dan yang lain (diperbuat daripada gangsa fosfor) berfungsi sebagai pengumpul. Dalam pembuatan transistor, arus kira-kira satu ampere disalurkan melalui hujung. germanium cair, begitu juga dengan hujung mata. Kuprum dan kekotoran yang terdapat di dalamnya masuk ke dalam germanium dan membentuk lapisan dengan kekonduksian lubang di sekitar kawasan sentuhan titik. Transistor ini tidak boleh dipercayai kerana ketidaksempurnaan reka bentuknya. Mereka tidak stabil dan tidak boleh bekerja pada kuasa tinggi. Kos mereka adalah besar. Walau bagaimanapun, ia lebih dipercayai daripada tiub vakum, tidak takut kelembapan, dan menggunakan kuasa ratusan kali lebih sedikit daripada tiub vakum analog. Pada masa yang sama, mereka sangat menjimatkan, kerana mereka memerlukan arus yang sangat kecil dari urutan 0,5-1 V untuk bekalan kuasa mereka dan tidak memerlukan bateri yang berasingan. Kecekapan mereka mencapai 70%, manakala lampu jarang melebihi 10%. Oleh kerana transistor tidak memerlukan pemanasan, mereka mula berfungsi serta-merta selepas menggunakan voltan kepada mereka. Di samping itu, mereka mempunyai tahap bunyi intrinsik yang sangat rendah, dan oleh itu peralatan yang dipasang pada transistor ternyata lebih sensitif.
Secara beransur-ansur, peranti baharu telah dipertingkatkan. Pada tahun 1952, transistor germanium doped planar pertama muncul. Pengilangan mereka adalah proses teknologi yang kompleks. Pertama, germanium disucikan daripada kekotoran, dan kemudian satu kristal terbentuk. (Sekeping germanium biasa terdiri daripada sebilangan besar kristal yang disambung dalam gangguan; struktur bahan sedemikian tidak sesuai untuk peranti semikonduktor - di sini kekisi kristal yang sangat biasa diperlukan, sama untuk keseluruhan kepingan.) Untuk ini, germanium telah cair dan benih diturunkan ke dalamnya - kristal kecil dengan kekisi berorientasikan betul. Memutar benih di sekeliling paksi, ia perlahan-lahan dinaikkan. Akibatnya, atom di sekeliling benih berbaris dalam kekisi kristal biasa. Bahan semikonduktor mengeras dan menyelubungi benih. Hasilnya ialah rod kristal tunggal. Pada masa yang sama, kekotoran jenis p atau n telah ditambah kepada leburan. Kemudian kristal tunggal dipotong menjadi plat kecil, yang berfungsi sebagai asas. Pemancar dan pengumpul dicipta dalam pelbagai cara. Kaedah paling mudah ialah meletakkan kepingan kecil indium pada kedua-dua belah plat germanium dan dengan cepat memanaskannya sehingga 600 darjah. Pada suhu ini, indium bercantum dengan germanium di bawahnya. Selepas penyejukan, kawasan tepu dengan indium memperoleh kekonduksian jenis p. Kemudian kristal diletakkan di dalam kes itu dan petunjuk disambungkan. Pada tahun 1955, syarikat Bell System mencipta transistor germanium resapan. Kaedah resapan terdiri daripada fakta bahawa plat semikonduktor diletakkan dalam suasana gas yang mengandungi wap kekotoran, yang sepatutnya membentuk pemancar dan pengumpul, dan plat dipanaskan pada suhu yang hampir dengan takat lebur. Dalam kes ini, atom kekotoran secara beransur-ansur menembusi ke dalam semikonduktor. Pengarang: Ryzhov K.V.
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Papan induk MSI 990FXA Gaming ▪ Telefon pintar 10 teras Elephone P9000 ▪ COOLiRIGBT - keluarga IGBT baharu dengan frekuensi pensuisan sehingga 200 kHz ▪ Penghala Wi-Fi Mudah Alih dengan Fungsi Sandaran Bateri ▪ Lelaki dan wanita mempunyai impian yang berbeza
▪ bahagian tapak Elektrik untuk pemula. Pemilihan artikel ▪ Apakah haiwan vertebrata yang mempunyai darah tidak berwarna? Jawapan terperinci ▪ artikel Badam biasa. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini