Krystalldiode

En halvlederdiode - en elektrisk anordning med et p-n-knutepunkt, som har en ikke-lineær strøm-spenningskarakteristikk. Apparatet som ble anvendt for strøm retting, en del av broene av ulike slag. Halvlederdiodekretsen er indikert på den mørke (mindre gjennomsiktig) trekant med en topp-punkt og vinkelrett trekk ved katoden (n-region).

Grunnleggende begreper og definisjoner

Ved halvleder-diode er akseptert til en rekke klasser, med rette identifisert som en egen familie. Dette varicap, zener-dioder, LED, og ​​så videre. Generelt blir nærværet av en enkelt p-n-knutepunkt. Tube likeretterdioder er også kalt. I denne sammenheng og som gjelder halvledere Epitet å merke nærvær av p-n-knutepunkt.

Dioder er verdsatt for tydelige Retting av eiendommer. Strømmen flyter gjennom den p-n-overgang i en retning, som løser et stort utvalg av tekniske problemer. Masse anvendt likeretting av egenskapene til halvledere og integrerte kretser, inkludert krystaller. Selv om prosessorer for det meste på substratet er dannet av transistorene som er inkludert på som to halvlederdiode fremover. Redundans er rettferdiggjort av foreningen av den teknologiske syklus.

Likerettende egenskaper av halvlederdioder er synlige på eksempel på kobbersulfid. Dette er ikke vanskelig å lese i den historiske informasjonen nedenfor. I tillegg er halvlederdioder basert på noen naturlige mineralske ikke-metaller IV, V og VI grupper forskjellige oksyder, legeringer av de organiske fargestoffer (lysdioder brukes for den angitte klasse stoffer).

Historien om utviklingen av halvlederteknologi

De første "Crystal" dioder

I motsetning til vanlig oppfatning opprettings egenskapene til metall-halvleder (Schottky-diode) har lenge vært kjent. Grovt halvlederteknologi begynte å utvikle seg i store sprang etter andre verdenskrig. Årsakene til hendelsen:

1. I krigstid, de fleste land ledet forskning på nye teknologier. For eksempel ble jeg født og ble umiddelbart holdt hemmelig transistor. I tillegg til den første operasjonsforsterkeren for å bli brukt til å drive den antiluftskyts luftvern forsvarssystem. Foreliggende oppfinnelse kan bli anvendt for å se lyset, ble det første arbeidet i det nevnte område utført på begynnelsen av 30-tallet av XX århundre.
2. Omtrent 10 år før utbruddet av andre verdenskrig, de fleste land dukket opp i løpet av fremtidige hendelser. Ikke overraskende, som ble holdt hemmelige favoritter informasjon.
3. Hvis vi tar i betraktning den fascistiske Tyskland, dets regjering på grunn av lang høyt fiendskap nekter å kommunisere med de andre europeiske makter. Anledningen var resultatet av første verdenskrig.

Dermed begynte halvlederteknologi til å utvikle seg i forhold til de nyopprettede FN, for å sikre fred i landet, og fikk sitt charter. Likerettende egenskaper til halvledere er synlig tyske forsker Karl Ferdinand Braun, Komme videre med et par av Marconi Nobelprisen for utviklingen av den trådløse telegrafen (radio) i 1909. Dessverre er det ingen mulighet til å finne en jobb å oversette «Ueber dø Stromleitung durch Schwefelmetalle», publisert i tidsskriftet Annalen der Physik und Chemie i 1874 under nummeret 153.

To år tidligere i mars 1872 fikk Karl sin doktorgrad for sitt arbeid i området av den vibrerende strengen. Da forblir i Berlin University. Vitenskapelig leder av arbeidet, Georg Quincke ble tildelt Würzburg, og begge følger der fokus er på ledningsevne av materialer. En rapport om passering av strøm gjennom saltsmelten og opprettings egenskapene til gass lag med forskjellig ledningsevne. Til å begynne med fascinerte av blysalter, Carl Braun nådde til slutt til kobbersulfid.

23.11.1874 i lys av arbeidsfunksjonen for en diskusjon av kunstige og naturlige prøver av materiale fra det synspunkt av elektrisk ledningsevne. Valgt viste forskjellen i motstand avhengig av hvilken retning er 30%. Det er funnet at i den ene retning av ledningsevnen til prøven er avhengig av strømstyrken av den strøm som måles av galvanometeret. Så vi oppdage og ikke-lineær materialegenskaper, nå utstilt ved halvlederdioder. Samtidig er virkningen var avhengig av metoden for påføring av metallelektroder, noe som indikerer anisotropi detektert kvaliteter.

På den tiden det ble ansett uforklarlig skjer, det observerte resultat motsa de kjente vitenskapelige fakta. I dag er det kjent at en metall-halvleder har likerettende egenskaper på linje med p-n-knutepunkt. Forskjellen er at den første spenningsfall mindre. Følgelig er halvleder Schottky dioder anvendes som likerettere i utgangstrinnene av effekt-kilder. I nevnte tid Werner Siemens oppdaget ensidige ledningsevne selen krystaller. Men Brown la en annen rekke materialer, blant annet - psilomelane (mangan), og skaper den første antennal (punktum) diode.

En første detektor for radio

Brown ideer funnet praktisk anvendelse Jagadis Chandra Bos, oppsamlet første detektor for en radiofrekvens av en millimeterbølge blyglans (bly sulfid) og for å motta et amerikansk patent nummer 755 840, innlevert 30 september 1901 og godkjent i mars 1904. Bengali forsker rapportert på oppfinnelsen i 1899 av Royal Society of England. Allerede i desember 1901 enhet som brukes til å dekryptere den transatlantiske telegrafen overføring Marconi.

Snart nye detektorer:

• Patent nummer 836 531, innlevert 20 august 1906 Greenleaf Pickard, kjent for det faktum at for første gang her refererer til silisium krystall (med engelsk. - silikon).
• Henry Dunwoody 23.3.1906 for det formål å likerette den nåværende bruk av silisiumkarbid (karborundum). Materiale syntetisert første og eneste senere funnet på ruinene av en fallen meteoritt.

En tid-krystalldetektor ble anvendt og ga retning lysdioder i elektronikk, men med den foreliggende oppfinnelse av vakuumrør halvledere har gått på baksiden brenner. Og så skjedde det til etterkrigsårene. Siden begynnelsen av 50-tallet og er trådt i bruk transistorer, og aller viktigst - germanium halvlederteknologi utvikler i store sprang i dag.

forklaring funnet

Bare i 1928, Arnold Sommerfeld og unge Felix Bloch (Bloch elektroner) forklarte åpningen av Brown fra standpunktet om kvantemekanikk. I første tilnærming, er den nye retningen av vitenskap ikke vanskelig å lære av notene i 1931 På kvante mekanikken av elektroner i krystallgitter forfattet Gronich og Penny fra Groningen University. Russisk talende lesere lettere for å bli kjent med den endimensjonale modell av bevegelse av elektroner i et periodisk feltet, som for første gang tydelig illustrerer arten av forekomsten av energibånd i krystallen.

Det er vist at den energifordelingsfunksjonen er kontinuerlig. Presentere det tillatte området, atskilt med forbudt. I dag, på teorien kjent for enhver student av skolens fysikk selvfølgelig, men en pionerrolle i sin helhet gitt til Shockley, det er ikke helt sant. Faktisk en komplett teori, som stemmer godt overens med praksis, oppsummerte under halvlederne Hans Bethe i 1942 (noen år senere den berømte kolleger).

Den raske utviklingen av halvlederteknologi

I etterkrigsårene, fordelene ved produksjon av halvlederteknologi var ennå ikke klart. I begynnelsen av 50-produksjon er okkupert av to amerikanske selskaper:

1. Texas Instruments (1951 - dedikert ringvirkninger fra United geofysiske tjeneste) med 1950 produserer halvleder transistorer, og i dag har en ledende rolle i produksjon av elektroniske komponenter. Notorious Jack Kilby, oppfinneren av integrerte kretser, som arbeider i nevnte selskap. På tidspunktet for mid-50 Texas Instruments vant første omgang i form av omsetning i produksjonen av halvlederteknologi.
2. Den nå nedlagte selskapet Transitron, som ble grunnlagt i 1952 av Leo og David Bakalar, ved 1955 på nivå med Texas Instruments produserer mer enn en tredjedel av alle halvlederkomponenter i løpet av noen år, reiste han til topper. Forelder for Texas Instruments selskap eksistert siden 1930, jobbet i krig mot regjeringen og nøt stor popularitet. På 1961 betyr Transitron en omsetning på 40 millioner. dollar. Og det er opp til den første oljekrisen! David ble oppført som president til 1984, selskapet opphørte å eksistere et par år.

Transitron nedgangen begynte på 60-tallet, da de feilaktig forlatt nye retninger. Vi snakker om integrerte kretser. Utsiktene fått silisium, men først og fremst på grunn av berømmelse Tyskland. For mer informasjon om årsakene til situasjonen kan bli funnet i emnet om bipolare transistorer.

Legg i halvlederteknologi krever en så høy grad av silisium renhet, som på den tiden av midten av XX århundre, produksjon kom ut ekstremt dyrt. Samtidig germanium enheter viser mindre grensetemperatur (85 grader Celsius), og når overopphetet lett mislykkes. Det er lett å forstå hvorfor Transitron, nektet å investere i innovasjon, siden midten av 60-tallet begynte å lide store tap.

Den nylige Styrken i selskapet ble tatt bort fra å utvikle sin egen mikroprosessor, som ikke har kommersiell suksess. Forresten, germanium, ifølge noen estimater, vil igjen være en meget lovende og halvlederelementet. For eksempel, basert på det laget og likerettere. Og ikke bare å radio, men også den industrielle nettverket 50 Hz 220 V, noe som gjør dem lovende som erstatning av voluminøse releer.

Shockley Halvlederdioder

I 1956, William Shockley stiftet i Palo Alto (California), hans eget selskap til Sauf Antonio Road 391. Dette er den første bedriften engasjert i halvledere, på det sted hvor nå ligger den berømte Silicon Valley. Hovedproduktet ble 4-lags-diode, er kjent blant fagfolk transistor-diode eller en Shockley-diode.

Ifølge forfatterne utstyret hadde kommet for å erstatte konvensjonelle releer i kommunikasjonsbransjen. Men på grunn av kompleksiteten i realisering av ideen var det ikke til tennene teknologien på den tiden. Leserne har allerede gjettet at vi snakker om tyristorer med regenerativ respons. Således kan dioden bli kalt og nevnte skive. Eller rettere sagt - Shockley diode.

Det består av fire alternerende ledningsevnetype halvlederlag. Full såkalte n-type katode, en anode og en motsatt, som en vanlig diode. Shockley-dioden er basert på skred sammenbrudd, er overgangene låst igjen etter senke spenningen, og systemet går tilbake til sin opprinnelige tilstand.

ny tid

Hvis du er i begynnelsen av 70-tallet for produksjon av halvledermaterialer klart i ledelsen av USA, i begynnelsen av 80-tallet, Japan begynte å bygge momentum. Sørøst-Asia og Europa var de siste som sluttet seg til løpet. I dag, fire nevnte region omtrent likt fordelt produksjonsvolum, og, selvfølgelig, et teppe dratt over Kina i det første tiåret av XXI århundre, doblet volumet av problemet. Ifølge noen anslag Beijing 2020 vil ta halvparten av verdens produksjon.