Krystal diode

En halvleder diode - et elektrisk apparat med en p-n-kryds, som har en ikke-lineær strømspændingskarakteristik. Apparatet anvendes til løbende berigtigelse, en del af broerne af forskellig art. Halvlederdiode kredsløb er angivet på mørke (mindre transparent) trekant med en vinkelspids og vinkelret træk ved katoden (n-region).

Grundlæggende Vilkår og definitioner

Ved halvleder diode er accepteret at et antal klasser, med rette identificeret som en separat familie. Denne varicap, Zener dioder, lysdioder, og så videre. Generelt bliver tilstedeværelsen af ​​en enkelt p-n-overgang. Rør ensretterdioder kaldes også. I denne sammenhæng og anvendelig halvleder tilnavn at bemærke tilstedeværelsen af ​​p-n-overgang.

Dioder er værdsat for udprægede ensretningsegenskaber. Den strøm gennem p-n-overgang i en retning, som løser en lang række tekniske problemer. Mass anvendt ensretningsegenskaber af halvledere og integrerede kredsløb, herunder krystaller. Selv processorerne for det meste på substratet dannes transistorerne inkluderet ses som to halvlederdiode fremad. Redundans er begrundet i foreningen af ​​den teknologiske cyklus.

Ensrettende egenskaber halvlederdioder er synlige på eksemplet med kobbersulfid. Det er ikke svært at læse i de historiske oplysninger nedenfor. Desuden er halvlederdioderne baseret på eventuelle naturligt mineralvand ikke-metaller IV, V og VI grupper forskellige oxider, legeringer af de organiske farvestoffer (LED'er anvendes til den angivne klasse stoffer).

Historien om udviklingen af ​​halvleder-teknologi

De første "krystal" dioder

Modsætning til fælles tro ensretterorganerne egenskaber af metal-halvleder (Schottky diode) har længe været kendt. Groft halvleder-teknologi begyndte at udvikle sig med stormskridt efter Anden Verdenskrig. Årsagerne til hændelsen:

1. I krigstid, de fleste lande førte forskning i nye teknologier. For eksempel blev jeg født og blev straks holdt hemmelig transistor. Såvel som den første operationsforstærker, der skal anvendes til at drive den skudsikre anti-fly forsvarssystem. Opfindelsen kunne anvendes til at se lyset, blev det første arbejde i ovennævnte område udføres i begyndelsen af ​​30-erne af XX århundrede.
2. Ca. 10 år før udbruddet af Anden Verdenskrig, de fleste lande dukkede op i løbet af fremtidige begivenheder. Ikke overraskende, som blev holdt hemmelige favoritter oplysninger.
3. Hvis vi tager i betragtning, den fascistiske Tyskland, dets regering på grund af længe næret fjendskab nægter at kommunikere med de andre europæiske magter. Anledningen var resultatet af første verdenskrig.

Således halvleder-teknologi begyndte at udvikle sig i vilkårene for de nyoprettede FN, for at sikre fred i landet, og fik sit charter. Korrigerende egenskaber af halvledere er synlige tysk videnskabsmand Karl Ferdinand Braun, Få på med et par Marconi Nobelprisen for udviklingen af ​​den trådløse telegraf (radio) i 1909. Desværre er der ingen mulighed for at finde et job oversætte «Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle», offentliggjort i tidsskriftet Annalen der Physik und Chemie i 1874 under nummeret 153.

To år tidligere i marts 1872 Karl fik sin ph.d. for sit arbejde inden for den vibrerende streng. Så forbliver på Berlin Universitet. Videnskabelig direktør for det arbejde, Georg Quinckes blev overdraget til Würzburg, og begge følge, hvor fokus er på den ledningsevne af materialer. Offentliggjorde en rapport om passage af strøm gennem de smeltede salte og ensretterorganerne egenskaber af gas lag med forskellig ledningsevne. Oprindeligt optaget af blysalte, Carl Braun nåede endelig til kobbersulfid.

November 23, 1874 i lyset af arbejdsfunktionen for en diskussion af kunstige og naturlige prøver af materiale fra synspunkt elektrisk ledningsevne. Valgt viste forskellen i modstand afhængigt af den retning er 30%. Det konstateres, at i én retning af ledningsevnen af ​​prøven afhænger af den aktuelle styrke af strømmen målt ved galvanometer. Så vi opdager og ikke-lineær materialeegenskaber, nu udstillet af halvlederdioder. Samtidig virkningen var afhængig af metoden for anvendelse af metalliske elektroder, hvilket indikerer anisotropi detekteret kvaliteter.

På det tidspunkt blev det anset for uforklarlig sker, det observerede resultat modsiges de kendte videnskabelige kendsgerninger. Dag er det kendt, at en metal-halvleder har ensretningsegenskaber på niveau med p-n-overgang. Forskellen er, at den første spænding falde mindre. Følgelig er halvleder Schottky dioder anvendes som ensrettere i udgangstrinene strømforsyninger. I nævnte tid Werner Siemens opdagede ensidige ledningsevne selen krystaller. Men Brown tilføjede en anden række materialer, blandt andet - psilomelane (mangan), hvilket skaber den første antennal (dot) diode.

En første detektor til radio

Brun ideer fundet praktisk anvendelse Jagadis Chandra Bos, opsamlet første detektor til en radiofrekvens på en millimeter bølge Galena (blysulfid) og til at modtage et amerikansk patent nummer 755.840, indleveret 30. september, 1901 godkendt i marts 1904. Bengalsk videnskabsmand rapporteret om opfindelsen i 1899 af Royal Society of England. Allerede i december 1901 enhed, der anvendes til at dekryptere den transatlantiske telegraf transmission Marconi.

Snart nye detektorer:

• Patent nummer 836.531, indleveret 20 August, 1906 Greenleaf Pickard, kendt for det faktum, at der for første gang her refererer til silicium krystal (med engelsk. - silikone).
• Henry Dunwoody 23 marts 1906 med henblik på at ensrette den nuværende brug af siliciumcarbid (carborundum). Materiale syntetiseret første og eneste senere fundet på ruinerne af en falden meteorit.

Nogen tid krystal detektor blev anvendt og gav selv retning LED'er i elektronik, men med opfindelsen af ​​vakuumrør halvledere er gået på vågeblus. Og så er det sket med de efterkrigsårene. Siden begyndelsen af ​​50'erne og er trådt i brug transistorer, og vigtigst - germanium halvleder-teknologi udvikler med stormskridt i dag.

forklaring fundet

Kun i 1928, Arnold Sommerfeld og unge Felix Bloch (Bloch elektroner) forklarede åbningen af ​​Brown fra synspunktet af kvantemekanikken. I den første tilnærmelse, den nye retning af videnskab er ikke svært at lære af noterne i 1931 På kvante mekanik af elektroner i krystalgitre forfattet Gronich og Penny fra Groningen University. Russisktalende læsere lettere at stifte bekendtskab med den endimensionale model af bevægelse af elektroner i en periodisk felt, som for første gang tydeligt illustrerer karakteren af ​​forekomsten af ​​energimarkederne bands i krystal.

Det er vist, at energifordelingen funktionen er kontinuert. Præsenter det tilladte område, adskilt af forbudt. I dag, på den teori er kendt for enhver studerende af skolens fysik selvfølgelig, men en pionerrolle helt givet til Shockley, det er ikke helt rigtigt. Faktisk er en komplet teori, som stemmer godt overens med praksis, opsummerede under halvledere Hans Bethe i 1942 (et par år senere den berømte kolleger).

Den hurtige udvikling af halvleder-teknologi

I efterkrigstiden, fordelene ved fremstilling af halvleder-teknologi var endnu ikke klart. I begyndelsen af ​​50 's produktion er besat af to amerikanske selskaber:

1. Texas Instruments (1951 - dedikeret spin-offs fra United geofysiske tjeneste) med 1950 producerer halvleder transistorer, og i dag har en ledende rolle i produktionen af ​​elektroniske komponenter. Notorious Jack Kilby, opfinderen af ​​integrerede kredsløb, der arbejder i nævnte selskab. På tidspunktet for de midt-50 Texas Instruments vandt første sted i form af omsætning i produktionen af ​​halvleder-teknologi.
2. Den nu hedengangne ​​selskab Transitron, der blev grundlagt i 1952 af Leo og David Bakalar ved 1955 på niveau med Texas Instruments producerer mere end en tredjedel af alle halvlederkomponenter i løbet af få år, rejste han til toppe. Forældre til Texas Instruments selskab eksisteret siden 1930, har arbejdet i krig mod regeringen og nød bred popularitet. Ved 1961 Transitron betyder en omsætning på 40 millioner. dollars. Og det er op til den første oliekrise! David blev opført som præsident indtil 1984, virksomheden er ophørt med at eksistere et par år.

Transitron tilbagegang begyndte i 60'erne, da de fejlagtigt opgivet nye retninger. Vi taler om integrerede kredsløb. Udsigterne vundet silicium, men primært på grund af berømmelse tyskland. For mere information om årsagerne til den situation, kan findes i emnet om bipolære transistorer.

Tilføj i halvleder-teknologi kræver en så høj grad af silicium renhed, der på tidspunktet for midten XX århundrede, produktionen kom ud ekstremt dyrt. Samtidig germanium enheder er mindre temperaturgrænse (85 grader Celsius), og når overophedet nemt mislykkes. Det er let at forstå, hvorfor Transitron, nægtede at investere i innovation, siden midten af ​​60'erne begyndte at lide alvorlige tab.

Den nylige Virksomhedens styrke blev taget væk fra at udvikle sin egen mikroprocessor, som ikke har kommerciel succes. Af den måde, germanium, ifølge nogle skøn, vil igen være en meget lovende og halvleder-element. For eksempel, baseret på det skabte og ensrettere. Og ikke kun til radio, men også den industrielle netværk 50 Hz 220 V, hvilket gør dem lovende som erstatning for voluminøse relæer.

Shockley halvlederdioder

I 1956, William Shockley grundlagt i Palo Alto (Californien), sit eget firma på Sauf Antonio Road 391. Dette er den første virksomhed, der varetager halvledere, på det sted, hvor nu ligger den berømte Silicon Valley. Hovedproduktet var 4-lags diode, kaldet blandt fagfolk transistor diode eller en Shockley diode.

Ifølge forfatterne udstyr var kommet til at erstatte konventionelle relæer i kommunikation industrien. Men på grund af kompleksiteten i realiseringen af ​​den idé, det var ikke til tænderne teknologi af tiden. Læsere har allerede gættet, at vi taler om tyristorerne med en regenerativ respons. Således kan dioden kaldes og waferen. Eller rettere - Shockley diode.

Den består af 4 alternerende ledningsevne typen halvlederlag. Fuld såkaldte n-type katode, en anode og en modsat, som en konventionel diode. Shockley diode er baseret på lavine fordeling er overgangene låst igen efter sænkning af spændingen, og systemet vender tilbage til sin oprindelige tilstand.

ny tid

Hvis i begyndelsen af ​​70'erne til produktion af halvledermaterialer klart i spidsen af ​​USA, ved indgangen til 80'erne, Japan begyndte at opbygge momentum. Sydøstasien og Europa var den sidste, der sluttede sig til løbet. I dag, fire nævnte region om ligeligt fordelt mængder af produktionen, og naturligvis, et tæppe trukket over Kina i det første årti af XXI århundrede, fordoblet omfanget heraf. Ifølge nogle prognoser Beijing 2020 vil tage halvdelen af ​​verdensproduktionen.