Kristall diod

En halvledardiod - en elektrisk anordning med en p-n-övergång, som har en icke-linjär strömspänningskarakteristik. Den apparat som används för nuvarande rättelse, en del av bryggorna av olika slag. Halvledardiodkrets indikeras på den mörka (mindre transparent) triangel med ett vertex och vinkelrät egenskap vid katoden (n-region).

Grundläggande termer och definitioner

Genom halvledardiod accepteras ett antal klasser, med rätta identifieras som en separat familj. Denna varicap, zenerdioder, LED, och så vidare. Allmänhet blir närvaron av en enda p-n-övergång. Tube likriktardioder också kallas. I detta sammanhang och tillämpliga halvledar epitet att notera närvaron av p-n-övergång.

Dioder är uppskattad för uttalade likriktande egenskaper. Strömmen flyter genom p-n-övergång i en riktning, som löser ett stort antal olika tekniska problem. Massan appliceras likriktande egenskaper hos halvledare och integrerade kretsar, inklusive kristaller. Även om processorerna för det mesta på substratet bildas transistorerna ingår ses som två halvledardiod framåt. Redundans motiveras av enande av den tekniska cykeln.

Likriktande egenskaperna hos halvledardioder är synliga på exemplet med kopparsulfid. Det är inte svårt att läsa i den historiska informationen nedan. Dessutom är de halvledardioder baserade på några naturliga mineralickemetaller IV, V och VI Grupper olika oxider, legeringar av de organiska färgämnen (lysdioder som används för den specificerade klassen ämnen).

Historien om utvecklingen av halvledarteknik

Den första "kristall" dioder

Mot den allmänna uppfattningen de likriktande egenskaperna hos metallen-halvledare (Schottkydiod) har länge varit kända. I stora drag halvledarteknik började utvecklas med stormsteg efter andra världskriget. Orsakerna till händelsen:

1. I krigstid, de flesta länder ledde forskning om ny teknik. Till exempel, jag är född och omedelbart hållas hemliga transistor. Såväl som den första operationsförstärkaren, som skall användas för att driva den skottsäkra luftvärnssystem. Denna uppfinning kan användas för att se ljuset, var det första arbetet i nämnda område utförs i början av 30-talet av XX-talet.
2. Cirka 10 år före utbrottet av andra världskriget, dök de flesta länder under framtida händelser. Inte överraskande, det hölls hemliga favoriter information.
3. Om vi ​​tar hänsyn till den fascistiska Tyskland, dess regering på grund av länge närda fiendskap vägrar att kommunicera med de andra europeiska makter. Tillfället var resultatet av första världskriget.

Således började halvledar teknik för att utveckla i villkoren för de nyskapade FN, för att säkerställa fred i landet, och fick sina stadsprivilegier. Likriktande egenskaper halvledare syns tysk vetenskapsman Ferdinand Braun, Få på med ett par Marconi Nobelpris för utvecklingen av den trådlösa telegrafen (radio) i 1909. Tyvärr finns det ingen möjlighet att hitta ett jobb att översätta «über die Stromleitung durch Schwefelmetalle», som publicerades i tidskriften Annalen der Physik und Chemie 1874 under nummer 153.

Två år tidigare, mars 1872, Karl disputerade för sitt arbete inom området för den vibrerande sträng. förblir sedan vid Berlins universitet. Vetenskaplig ledare för arbetet, Georg Quincke, tilldelades Würzburg, och båda följer där fokus ligger på ledningsförmågan hos materialen. Publicerade en rapport om passagen av ström genom de smälta salterna och de likriktande egenskaperna hos gas skikten med olika ledningsförmåga. Initialt fascinerad av blysalter nådde Carl Braun slutligen till kopparsulfid.

November 23, 1874 i ljuset av arbetsfunktionen för en diskussion om konstgjorda och naturliga materialprover från synvinkel elektrisk ledningsförmåga. Valda visade skillnaden i motstånd beroende på riktningen är 30%. Man har funnit att i en riktning av konduktiviteten hos provet beror på strömstyrkan hos strömmen som mäts av galvanometern. Så vi upptäcker och olinjära materialegenskaper, nu ut av halvledardioder. Samtidigt effekten var beroende på metoden för applicering av metallelektroder, vilket indikerar anisotropi detekterade kvaliteter.

På den tiden ansågs oförklarligt händer det observerade resultatet motsägs kända vetenskapliga fakta. Idag är det känt att en metallhalvledar har likriktande egenskaper i paritet med p-n-övergång. Skillnaden är att den första spänningsfallet mindre. I enlighet därmed, är halvledar Schottky-dioder används som likriktare i slutstegen av nätaggregat. I nämnda tid Werner Siemens upptäckte ensidiga ledningsförmåga selen kristaller. Men Brown lagt till en annan olika material, bland annat - psilomelan (mangan), skapa den första antenn (dot) diod.

En första detektor för radio

Bruna idéer funnit praktisk tillämpning Jagadis Chandra Bos, samlas första detektor för en radiofrekvens av en millimetervåg blyglans (blysulfid) och att få ett amerikanskt patent nummer 755.840, inlämnad 30 september 1901, och godkändes i mars 1904. Bengali forskare rapporterade om uppfinningen 1899 av Royal Society of England. Redan i december 1901 enhet som används för att dekryptera den transatlantiska telegraf transmission Marconi.

Snart nya detektorer:

• Patent nummer 836.531, inlämnad 20 aug 1906 Greenleaf Pickard, känd för det faktum att för första gången här hänvisar till kiselkristall (med engelska. - silikon).
• Henry Dunwoody Mar 23, 1906 i syfte att likrikta den nuvarande användningen av kiselkarbid (karborundum). Material syntetiserade första och enda senare hittade på ruinerna av en fallen meteorit.

En tid kristall detektor användes och gav även riktnings lysdioder inom elektronik, men med uppfinningen av vakuumrör halvledare har gått på sparlåga. Och så hände det till efterkrigsåren. Sedan början av 50-talet och har trätt i bruk transistorer, och viktigast - germanium halvledarteknik utvecklas med stormsteg idag.

förklaring hittades

Endast i 1928, Arnold Sommerfeld och unga Felix Bloch (Bloch elektroner) förklarade öppnandet av Brown från ståndpunkten av kvantmekanik. I första approximation är den nya inriktningen av vetenskap inte svårt att lära sig noter 1931 På quantum mekanik av elektroner i kristallgittren authored Gronich och Penny från Groningen University. Rysktalande läsare lättare att bekanta sig med den endimensionella modellen av rörelsen av elektroner i en periodisk fält, som för första gången tydligt illustrerar den typ av förekomsten av energibanden i kristallen.

Det visas att fördelningsfunktionen energi den är kontinuerlig. Presentera det tillåtna området, åtskilda av förbjudna. Idag, på teorin känd för varje elev i skolan fysik naturligtvis, men en banbrytande roll helt ges till Shockley, det är inte helt sant. Faktum är att en fullständig teori, vilket stämmer väl överens med praxis, sammanfattade under halvledare Hans Bethe 1942 (några år senare den berömda kolleger).

Den snabba utvecklingen av halvledarteknik

Under efterkrigstiden, fördelarna med tillverkning av halvledarteknik var ännu inte klart. I början av 50-talet produktionen är ockuperat av två amerikanska företag:

1. Texas Instruments (1951 - dedikerad avknoppningar från United geofysiska tjänst) med 1950 producerar halvledartransistorer, och har idag en ledande roll i produktionen av elektroniska komponenter. Notorious Jack Kilby, uppfinnaren av integrerade kretsar, som arbetar i nämnda bolag. Vid tidpunkten för mitten-50 Texas Instruments vann första plats när det gäller omsättning i produktionen av halvledarteknik.
2. Den numera nedlagda företag Transitron, som grundades 1952 av Leo och David Bakalar genom 1955 i nivå med Texas Instruments producerar mer än en tredjedel av alla halvledarkomponenter på några år, reste han till toppar. Förälder för Texas Instruments företag funnits sedan 1930, arbetat i krig mot regeringen och åtnjuter stor popularitet. Vid 1961 innebär Transitron en omsättning på 40 miljoner. dollar. Och det är upp till den första oljekrisen! David listades som president fram till 1984, upphörde företaget att existera ett par år.

Transitron nedgång började på 60-talet, när de felaktigt övergivna nya riktningar. Vi talar om integrerade kretsar. Utsikterna fick kisel, men främst på grund av berömmelse Tyskland. För mer information om orsakerna till situationen kan hittas i ämne bipolära transistorer.

Lägg i halvledarteknik kräver en så hög grad av kisel renhet, som vid tidpunkten för mitten XX-talet, produktionen kom ut mycket dyrt. Samtidigt germanium anordningar, visar mindre gränstemperaturen (85 ° C) och när överhettad lätt misslyckas. Det är lätt att förstå varför Transitron, vägrade att investera i innovation, sedan mitten av 60-talet började drabbas av allvarliga förluster.

Den senaste tidens styrka i företaget togs bort från att utveckla sin egen mikroprocessor, som inte har kommersiell framgång. Förresten, germanium, enligt vissa beräkningar, återigen kommer att bli en mycket lovande och halvledarelementet. Till exempel, baserat på den skapade och likriktare. Och inte bara till radio, men också den industriella nätverk 50 Hz 220 V, vilket gör dem lovande som ersättning av skrymmande reläer.

Shockley Semiconductor dioder

1956, William Shockley grundat Palo Alto (Kalifornien), eget företag på Sauf Antonio Road 391. Detta är det första företag som bedriver halvledare, på den plats där nu ligger den berömda Silicon Valley. Huvudprodukten var 4-skikt diod, som kallas bland yrkes transistorn diod eller en Shockley diod.

Enligt författarna utrustningen hade kommit att ersätta konventionella reläer i kommunikationsbranschen. Men på grund av komplexiteten i att förverkliga idén var det inte tänderna tekniken av tiden. Läsarna har redan gissat att vi talar om tyristorer med regenerativ respons. Sålunda kan dioden anropas och nämnda wafer. Eller snarare - Shockley diod.

Den består av fyra alternerande konduktivitet typ halvledarlagren. Fullständig kallad n-typ katod, en anod och en motsatt, som en konventionell diod. Shockley diod är baserad på lavingenombrott, är övergångarna låsta igen efter sänkning av spänningen, och systemet återgår till sitt ursprungliga tillstånd.

ny tid

Om det i början av 70-talet för tillverkning av halvledarmaterial tydligt i täten av USA, i början av 80-talet, började Japan att bygga momentum. Sydostasien och Europa var den sista som gick med i loppet. Idag, fyra nämnda region ungefär lika fördelade produktionsvolymer, och naturligtvis, drog en filt över Kina under det första decenniet av XXI talet fördubblades volymen av frågan. Enligt vissa prognoser Peking 2020 kommer att ta hälften av världsproduktionen.