Félvezetők - szórakoztató fizika
„Mi úgy tűnik, hogy nekünk egy csoda. Sőt, ez nem!” - Simon Stevin
De mi történik akkor, ha a Schrödinger macskája tolóerő a Klein-féle palack és csomagolja a Möbius zenekart.
"Naya fizika osztály!" - ez class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru. class-fizika.ru.
Frissítve 20.12.11 09:25 18.10.11 21:03
Azt kérdezed, mi az a félvezető és hol látható? - „szíve” mikroprocesszor chip, és a tranzisztor. Bármilyen eszköz csatlakozik a számítógéphez, vagy használja a rádiófrekvenciás közvetlenül kapcsolódik a használatát félvezetők.
Ma a legtöbb félvezető chipek és tranzisztorok alapján készült szilícium. Talán hallott már olyan kifejezéseket, mint „Szilícium-völgy”, a „szilícium gazdaság”, a „szilícium korban.” És mindezt azért, hogy a szilícium az alapja minden elektronikus berendezést.
Az ábrán a (óramutató járásával megegyező irányban felülről): chip, LED és tranzisztoros - mindegyikük egy félvezető anyagból - szilikon.
Egy egyszerű elektronikus készülék egy dióda. Ezért a dióda lehet tekinteni, mint egy kiindulási pont, ha meg akarjuk érteni, hogyan működik a félvezetők. Ebben a cikkben megtudhatja, mi a félvezető befolyásolja annak tulajdonságait és szennyeződések felhasználásával lehetséges félvezetők hogy hozzon létre egy dióda.
Nyílt titok szilícium.
Silicon - nagyon gyakori elem. Például ez a fő elem, amely a homok és a kvarc. Ha megnézzük a Silicon helyzetben a periódusos DI Mengyelejev, látni fogja, hogy ez az alumínium - Al, alacsonyabb széntartalmú - C vagy magasabb, germánium - Ge.
Elektronikus szerkezete szén, szilícium és germánium (Ge, mint a szilícium, a félvezető) azzal az egyedülálló tulajdonsággal - mindegyik négy elektronok a külső elektron héj. Ez a tulajdonság határozza meg annak lehetőségét, hogy finom egykristályainak ezen elemek. Négy elektronok tökéletes kovalens kötés négy szomszédos atomok, ami a rács. Carbon, mint tudjuk, egy kristályos formában ismert, mint a gyémánt. kristályos szilícium - ezüst hasonló egy fém merev test.
Mind a szilícium kristályrács szilícium atomok kémiai kötés négy szomszédos atomokban. Ebben az esetben, a szilíciumot nem kristály szabad elektronok, és az elektromos áram segítségével a kristály nem fordulhat elő, különösen alacsony hőmérsékleten. Ezért a szilícium kristály jobban hasonlít egy szigetelőt, hanem a vezetőn.
A fémek általában jó vezetők az áram, mert általában van egy „szabad elektronok”, amely könnyen mozgatható az atomok között, és az elektromos áram ebben az esetben egy elektronok áramlását. Míg, mivel a szilícium egykristály, ezek a nyilvánvalóan nagyon hasonló a fémek valójában nem fémek Minden külső elektronok egy szilícium kristály formában tökéletes kovalens kötést a szomszédos kristályok, és ezért nem tudja mozgatni. kristályos szilícium egy kis mennyiségű szennyeződések lényegében szigetelőként - rajta keresztül szobahőmérsékleten léphet fel nagyon kis áram.
Hozzáadása szennyeződések szilícium - szilícium dopping
Ha a szilícium chip, hogy szennyező anyag - adalékolt szilícium, lehetséges, hogy változtatni tulajdonságait szilícium és kapcsolja be a karmester. Upon dopping szilícium a kristály kis mennyiségű szennyeződések vezetünk.
Kétféle szennyeződések: p-típusú és n-típusú.
Amikor bevezetése n-típusú szennyeződések a szilícium kristály adunk kis mennyiségű foszfort - P vagy arzén - Mint. A külső héj a foszfor és az arzén öt elektronok, hogy foglalják el több helyet, mint a szilícium-atom elektronok. Ötödik elektron nem képez kötést a szomszédos szilícium atomok és ezért szabadon mozoghatnak a kristályban. Annak érdekében, hogy elegendő számú szabad elektron szükséges áramlását elektromos áram kell, nagyon kis mennyiségű szennyezés. N-típusú szilícium jól vezeti. Mivel az elektronok negatív töltést, a szilícium kristály szennyezések, például az úgynevezett N típusú szilícium.
Ha így egy p-típusú szennyező anyag a szilícium kristály adunk kis mennyiségű bór - a B vagy gallium - Ga. A külső elektron héj a bór és a gallium csak három elektronok. Amikor ezek a szennyeződések szerepelnek a szilícium kristály, alkotnak „lyuk” a rács, ahol nem elektronok. A hiánya az egyik elektron azzal egyenértékű, hogy egyetlen pozitív töltés. Irányított mozgása lyukak lehet tekinteni, mint egy elektromos áram. A lyuk alkalmasan „megragadja” elektron szomszédos atom, és ezért, a lyuk mozgatjuk a kristály. P-típusú szilícium - jó vezető.
Így, egy kis mennyiségű N-típusú szennyeződések vagy p-típusú szilícium kristály átalakítja egy jó szigetelő kellően jó vezető (bár alacsony vezetőképességű) - az ingatlan és adta a nevét „félvezető.”
Tulajdonságok szilikon n-típusú, vagy p-típusú semmi különösen meglepő. „Csoda”, és nagyon érdekes tulajdonságokkal merülnek fel, amikor össze a szilikon p-típusú és n-típusú, azaz a a kialakulását p-n - átmenet.
A félvezető dióda
Diode - az egyik legegyszerűbb elektronikus eszközök, hogy lehet egy félvezető. A dióda vezeti áram csak egy irányban, a másik irányban a jelenlegi diódán keresztül nem megy át. Természetesen, ha láttad a beléptető kapuk a stadionban, vagy a metrón, amelyen keresztül az emberek át csak vizet irányba. Képletesen szólva, a dióda - egyirányú turnstile az elektronok.
Ha csatlakoztatja a szilícium p-típusú és n-típusú, mint az ábrán látható, lesz egy „csoda” - kap egy dióda egyedülálló tulajdonság, hogy átmenjen egy aktuális csak egy irányban.
Annak ellenére, hogy külön szilícium és n-típusú és p-típusú szilícium jól vezető, azaz, a „rossz vezető”, a kettő kombinációja látható a rendszer nem vezeti az elektromos áramot.
A negatív töltésű elektronok a n-típusú szilícium vonzza a pozitív pólushoz az akkumulátor.
A pozitív töltésű lyukak vonzódnak a negatív pólus az akkumulátort.
Keresztül a csomópont közötti szilícium különböző típusú (pn - csomópont) ebben az összefüggésben az akkumulátor áram nem folyik, mert mindkét elektronok és lyukak mozog a „rossz” irányba „Ha megváltoztatja a polaritás, a dióda tökéletes lesz, hogy végezzen elektromos áram szabad elektronok .. n-típusú szilícium taszítják a negatív pólus az akkumulátor lyukak p-típusú szilícium taszítják a pozitív pólusa az akkumulátort a p-n - .. közötti átmenet a p-típusú szilíciumból és n-típusú szilíciumból szabad elektronok és lyukak és vannak elektronok töltse ki a lyukat, vagyis van egy jelenség, amely az úgynevezett rekombinációs elektronok és lyukak megszűnnek, de a helyükön jönnek az új elektronok és lyukak a rekombináció révén p-n -... átmenet elektromos áram folyik.
Az eszköz, amely átmegy a jelenlegi csak egy irányban, de nem adja át a fordított irányban, a dióda hívások. Diódákat sokféle berendezések vagy áramkörök. Például használó eszköz elemeket, mint áramforrást tartalmaznak egy dióda, amely megvédi az eszközt a megfelelő elem kapcsolatot. LED csak nem megy át a jelenlegi, ha az akkumulátor megfelelően van csatlakoztatva, azaz védi az érzékeny elektronikai eszköz. Természetesen az igazi dióda viselkedés eltér az ideális dióda, amit a fent tárgyalt. Az alábbi ábrán az áram-feszültség jellemzőit egy igazi dióda:
Tranzisztorok és chips
A tranzisztor jön létre használatán alapul a három réteg félvezetők, kettő helyett használt dióda. Akkor létrehozhat egy tranzisztor NPN vagy PNP „szendvics”. A tranzisztor működhet, mint egy kapcsoló vagy egy erősítő.
Transistor hasonlít két dióda, amely tartalmazza, hogy találkoznak egymással. Akkor mondhatjuk, hogy a tranzisztor nem elektromos áram vezetésére, mivel a két számláló benne dióda áram nem telt el egy vagy a másik irányba. És ez - az igazság! Azonban, ha kihagy egy kis áram segítségével a központi réteg egy tranzisztor, egy sokkal nagyobb áram halad át a tranzisztor egészére. Ezért, a tranzisztor működhet egy kapcsolót. Egy kis áram is be van kapcsolva és le sokkal több áramot! Silicon chip - egy kis tányér szilícium, amelyről készült nagyszámú tranzisztorok - néhány tízmillió. A tranzisztorok meghatalmazotti kapcsolók, akkor létrehozhat logikai rendszereket, amelyek alapján mikroprocesszor chipek. A természetes fejlődési folyamat: szilícium - szilikon szennyezésekkel - a tranzisztor - a chip vezetett arra a tényre, hogy a mikroprocesszorok és más elektronikus eszközök váltak megfizethető és széles körben elterjedt a modern társadalomban.
Alapvető tudományos elvek, amelyek működése a félvezető eszközök meglepően egyszerű. Csoda állandónak tekinthető mérnöki és technológiai ezen elvek alkalmazását a mai olcsón létre több millió tranzisztort egyetlen chip.
Forrás: a háziállatokat fizika A.A.Boguslavsky