ნახევარგამტარების შეხება სხვადასხვა ტიპის გამტარობასთან. ელექტრული დენი ნახევარგამტარების კონტაქტით სხვადასხვა ტიპის გამტარობით. ტრანზისტორები. ატომური ენერგიის გამოყენება

>>ფიზიკა: ელექტრული დენი p- და p-ტიპის ნახევარგამტარების შეხებით

ყველაზე საინტერესო ფენომენებიხდება ნახევარგამტარების შეხებისას ნ- და რ- ტიპები. ეს ფენომენი გამოიყენება უმეტეს ნახევარგამტარ მოწყობილობებში.
ნახაზი 16.10 გვიჩვენებს ნახევარგამტარის დიაგრამას, რომლის მარჯვენა მხარე შეიცავს დონორის მინარევებს და, შესაბამისად, არის ნახევარგამტარი ნ-ტიპი, ხოლო მარცხენა არის მიმღები მინარევები და წარმოადგენს ნახევარგამტარს რ-ტიპი; მათ შორის - გარდამავალი ზონა- ზონა ამოწურულია ბრალდებით. მასში ხდება ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაცია. ელექტრონები გამოსახულია ლურჯი წრეების სახით, ხვრელები ნაცრისფერი წრეების სახით. ორ ნახევარგამტარს შორის კონტაქტს ე.წ р-n- ან ნ-რ-გარდამავალი.

როდესაც კონტაქტი იქმნება, ელექტრონები ნაწილობრივ გადადიან ნახევარგამტარიდან ნ- ტიპის ნახევარგამტარი რ-ტიპი და ხვრელები საპირისპირო მიმართულებითაა. შედეგად, ნახევარგამტარი ნ-ტიპი დადებითად დამუხტულია და რ-ტიპი - უარყოფითი. დიფუზია ჩერდება მას შემდეგ, რაც გარდამავალ ზონაში წარმოქმნილი ელექტრული ველი დაიწყება, რათა თავიდან აიცილოს ელექტრონებისა და ხვრელების შემდგომი მოძრაობა.
ჩართეთ ნახევარგამტარი р-n- ელექტრულ წრეზე გადასვლა ( სურ.16.11). ჯერ შევაერთოთ ბატარეა ისე, რომ ნახევარგამტარის პოტენციალი იყოს რ- რაღაც დადებითი იყო, მაგრამ ნ-ტიპი - უარყოფითი. ამ შემთხვევაში, მიმდინარე გადის р-n- გადასვლას ქმნიან ძირითადი მატარებლები: ტერიტორიიდან ნრეგიონისკენ რ- ელექტრონები და რეგიონიდან რრეგიონისკენ ნ- ხვრელები ( სურ.16.12).

შედეგად, მთელი ნიმუშის გამტარობა მაღალია და წინააღმდეგობა დაბალია.
აქ განხილულ გადასვლას ე.წ პირდაპირი. დენის დამოკიდებულება პოტენციურ განსხვავებაზე - პირდაპირი შეერთების დენი-ძაბვის მახასიათებელი - ნაჩვენებია ნახატზე 16.13 მყარი ხაზით.

მოდით შევცვალოთ ბატარეის კავშირის პოლარობა. შემდეგ, იგივე პოტენციური სხვაობით, წრეში მიმდინარე სიძლიერე მნიშვნელოვნად ნაკლები იქნება, ვიდრე პირდაპირი გადასვლისას. ეს გამოწვეულია შემდეგით. ელექტრონები ახლა გადიან კონტაქტს რეგიონიდან რრეგიონისკენ ნ, ხოლო ხვრელები რეგიონიდანაა ნრეგიონისკენ რ. ოღონდ ნახევარგამტარში რ-ტიპი არის რამდენიმე თავისუფალი ელექტრონი და ნახევარგამტარში ნ- რამდენიმე ხვრელის მსგავსად. ახლა კონტაქტის მეშვეობით გადასვლას ახორციელებენ უმცირესობის მატარებლები, რომელთა რაოდენობა მცირეა ( სურ.16.14). შედეგად, ნიმუშის გამტარობა აღმოჩნდება უმნიშვნელო, წინააღმდეგობა კი დიდი. იქმნება ე.წ. ბარიერული ფენა. ამ გადასვლას ე.წ საპირისპირო. საპირისპირო გადასვლის დენი-ძაბვის მახასიათებელი ნაჩვენებია ნახაზზე 16.13 წყვეტილი ხაზით.

ამრიგად, р-n- შეერთება შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტრო დენის გასასწორებლად. ამ მოწყობილობას ნახევარგამტარული დიოდი ეწოდება.
ნახევარგამტარული დიოდები მზადდება გერმანიუმის, სილიციუმის, სელენისა და სხვა ნივთიერებებისგან.
ვნახოთ, როგორ ქმნიან ისინი р-n-გამტარი გერმანიუმის გამოყენებით გადასვლა ნ-ტიპი, დონორის მინარევის მცირე დამატებით. ეს გადასვლა შეუძლებელია ორი ნახევარგამტარის მექანიკური შეერთებით სხვადასხვა ტიპის გამტარობით, რადგან ეს იწვევს ძალიან დიდ უფსკრული ნახევარგამტარებს შორის. სისქე р-n- გარდამავალი არ უნდა იყოს ატომთაშორის დისტანციებზე მეტი, ამიტომ ინდიუმი დნება ნიმუშის ერთ-ერთ ზედაპირზე. ნახევარგამტარული დიოდის შესაქმნელად, დოპირებული ნახევარგამტარი რ-ინდიუმის ატომების შემცველი ტიპი, თბება მდე მაღალი ტემპერატურა. მინარევების წყვილი ნ-ტიპი (მაგალითად, დარიშხანი) დეპონირებულია ბროლის ზედაპირზე. დიფუზიის გამო, ისინი შეჰყავთ კრისტალში, ხოლო ბროლის ზედაპირზე გამტარობით. რ- აკრიფეთ ტერიტორია ელექტრონული ტიპიგამტარობა ( სურ. 16.15).

Თავიდან ასაცილებლად მტკივნეული ეფექტებიჰაერი და სინათლე, გერმანიუმის კრისტალი მოთავსებულია დალუქულში ლითონის ყუთი.
დიოდის სქემატური წარმოდგენა ნაჩვენებია სურათზე 16.16. ნახევარგამტარული გამომსწორებლები ძალიან საიმედოა და აქვთ ხანგრძლივი მომსახურების ვადა. თუმცა, მათ შეუძლიათ მუშაობა მხოლოდ შეზღუდული ტემპერატურის დიაპაზონში (-70-დან 125°C-მდე).

პ-ნ-გადასასვლელი გამოდის ასიმეტრიული დენის მიმართ: წინა მიმართულებით გადასვლის წინაღობა გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე საპირისპირო მიმართულებით.
Თვისებები р-n- გადასვლები გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად. შეერთების მეშვეობით დენის ცვლილების ნახევარი პერიოდის განმავლობაში, როდესაც ნახევარგამტარის პოტენციალი R-ტიპი დადებითი, დენი თავისუფლად გადის р-n-გარდამავალი. პერიოდის მომდევნო ნახევარში დენი პრაქტიკულად ნულის ტოლია.

???
1. რა ხდება ორი გამტარის კონტაქტში ნ- და რ-ტიპები?
2. რა არის ბარიერის ფენა?
3. რომელ გადასვლას ეწოდება პირდაპირი?
4. რისთვის გამოიყენება? ნახევარგამტარული დიოდი?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, ფიზიკა მე-10 კლასი

ჩამოტვირთეთ კალენდარი და თემატური დაგეგმვა ფიზიკაში, ტესტებზე პასუხები, დავალებები და პასუხები სკოლის მოსწავლეებისთვის, წიგნები და სახელმძღვანელოები, მასწავლებლის კურსები ფიზიკაში მე-10 კლასისთვის

გაკვეთილის შინაარსი გაკვეთილის შენიშვნებიდამხმარე ჩარჩო გაკვეთილის პრეზენტაციის აჩქარების მეთოდები ინტერაქტიული ტექნოლოგიები ივარჯიშე ამოცანები და სავარჯიშოები თვითშემოწმების სემინარები, ტრენინგები, შემთხვევები, კვესტები საშინაო დავალების განხილვის კითხვები რიტორიკული კითხვები სტუდენტებისგან ილუსტრაციები აუდიო, ვიდეო კლიპები და მულტიმედიაფოტოები, ნახატები, გრაფიკა, ცხრილები, დიაგრამები, იუმორი, ანეგდოტები, ხუმრობები, კომიქსები, იგავი, გამონათქვამები, კროსვორდები, ციტატები დანამატები რეფერატებისტატიების ხრიკები ცნობისმოყვარე საწოლებისთვის სახელმძღვანელოები ძირითადი და ტერმინების დამატებითი ლექსიკონი სხვა სახელმძღვანელოების და გაკვეთილების გაუმჯობესებასახელმძღვანელოში არსებული შეცდომების გასწორებასახელმძღვანელოში ფრაგმენტის განახლება, გაკვეთილზე ინოვაციის ელემენტები, მოძველებული ცოდნის ახლით ჩანაცვლება მხოლოდ მასწავლებლებისთვის სრულყოფილი გაკვეთილები წლის კალენდარული გეგმა გაიდლაინებისადისკუსიო პროგრამები ინტეგრირებული გაკვეთილები

თუ გაქვთ რაიმე შესწორება ან შემოთავაზება ეს გაკვეთილი,

უკან წინ

ყურადღება! სლაიდების გადახედვა მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და შესაძლოა არ წარმოადგენდეს პრეზენტაციის ყველა მახასიათებელს. თუ გაინტერესებთ ეს ნამუშევარი, გთხოვთ გადმოწეროთ სრული ვერსია.

გაკვეთილი მე-10 კლასში.

თემა: R-და ნ- ტიპები. ნახევარგამტარული დიოდი. ტრანზისტორები."

მიზნები:

• საგანმანათლებლო: ჩამოყალიბდეს იდეა ნახევარგამტარებში მინარევების არსებობის შესახებ თავისუფალი ელექტრული მუხტის მატარებლების შესახებ ელექტრონული თეორიის თვალსაზრისით და, ამ ცოდნის საფუძველზე, გაარკვიოს p-n შეერთების ფიზიკური არსი; ასწავლოს მოსწავლეებს ნახევარგამტარული მოწყობილობების მუშაობის ახსნა, pn შეერთების ფიზიკური არსის ცოდნის საფუძველზე;
• განვითარებადი: განუვითარდეთ მოსწავლეთა ფიზიკური აზროვნება, დასკვნების დამოუკიდებლად ჩამოყალიბების უნარი, შემეცნებითი ინტერესის გაფართოება, შემეცნებითი აქტივობა;
• საგანმანათლებლო: გააგრძელოს სკოლის მოსწავლეების მეცნიერული მსოფლმხედველობის ფორმირება.

აღჭურვილობა: პრეზენტაცია თემაზე:„ნახევარგამტარები. ელექტრული დენი ნახევარგამტარული კონტაქტის საშუალებით R-და ნ- ტიპები. ნახევარგამტარული დიოდი. ტრანზისტორი", მულტიმედიური პროექტორი.

გაკვეთილების დროს

I. საორგანიზაციო მომენტი.

II. ახალი მასალის სწავლა.

სლაიდი 1.

სლაიდი 2. ნახევარგამტარი –ნივთიერება, რომელსაც აქვს წინააღმდეგობაშეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო დიაპაზონში და ძალიან სწრაფად იკლებს ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც ნიშნავს, რომ ელექტრული გამტარობა (1/R) იზრდება.

იგი შეინიშნება სილიციუმში, გერმანიუმში, სელენში და ზოგიერთ ნაერთში.

სლაიდი 3.

გამტარობის მექანიზმი ნახევარგამტარებში

სლაიდი 4.

ნახევარგამტარ კრისტალებს აქვთ ატომური კრისტალური ბადე, სადაც გარეა სლაიდი 5.ელექტრონები მიბმულია მეზობელ ატომებთან კოვალენტური ბმებით.

დაბალ ტემპერატურაზე, სუფთა ნახევარგამტარებს არ აქვთ თავისუფალი ელექტრონები და იქცევიან როგორც იზოლატორები.

ნახევარგამტარები სუფთაა (მინარევების გარეშე)

თუ ნახევარგამტარი არის სუფთა (მინარევების გარეშე), მაშინ მას აქვს საკუთარი გამტარობა, რომელიც დაბალია.

არსებობს ორი სახის შინაგანი გამტარობა:

სლაიდი 6. 1) ელექტრონული ("n" ტიპის გამტარობა)

ნახევარგამტარებში დაბალ ტემპერატურაზე ყველა ელექტრონი მიბმულია ბირთვებთან და წინააღმდეგობა მაღალია; ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია, იშლება ბმები და ჩნდება თავისუფალი ელექტრონები – წინააღმდეგობა მცირდება.

თავისუფალი ელექტრონები მოძრაობენ ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის საპირისპიროდ.

ნახევარგამტარების ელექტრონული გამტარობა განპირობებულია თავისუფალი ელექტრონების არსებობით.

სლაიდი 7.

2) ხვრელი (გამტარობის "p" ტიპი)

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ატომებს შორის კოვალენტური ბმები, რომელსაც ახორციელებს ვალენტური ელექტრონები, ნადგურდება და იქმნება ადგილები დაკარგული ელექტრონით - "ხვრელი".

მას შეუძლია გადაადგილება მთელ კრისტალზე, რადგან მისი ადგილი შეიძლება შეიცვალოს ვალენტური ელექტრონებით. „ხვრელის“ გადაადგილება დადებითი მუხტის გადაადგილების ტოლფასია.

ხვრელი მოძრაობს ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მიმართულებით.

გათბობის გარდა, კოვალენტური ბმების გაწყვეტა და ნახევარგამტარებში შინაგანი გამტარობის გაჩენა შეიძლება გამოწვეული იყოს განათებით (ფოტოგამტარობით) და ძლიერი ელექტრული ველების მოქმედებით. ამრიგად, ნახევარგამტარებს ასევე აქვთ ხვრელების გამტარობა.

სუფთა ნახევარგამტარის მთლიანი გამტარობა არის "p" და "n" ტიპების გამტარებლობის ჯამი და ეწოდება ელექტრონულ ხვრელ გამტარობას.

ნახევარგამტარები მინარევებით

ასეთ ნახევარგამტარებს აქვთ საკუთარი + მინარევების გამტარობა.

მინარევების არსებობა მნიშვნელოვნად ზრდის გამტარობას.

როდესაც მინარევების კონცენტრაცია იცვლება, იცვლება ელექტრული დენის მატარებლების - ელექტრონებისა და ხვრელების რაოდენობა.

დენის კონტროლის უნარი საფუძვლად უდევს ნახევარგამტარების ფართო გამოყენებას.

არსებობს:

სლაიდი 8. 1) დონორის მინარევები (დონაცია)– არიან ნახევარგამტარული კრისტალების ელექტრონების დამატებითი მომწოდებლები, ადვილად თმობენ ელექტრონებს და ზრდიან თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობას ნახევარგამტარში.

სლაიდი 9.ესენი არიან დირიჟორები "n" - ტიპი, ე.ი. ნახევარგამტარები დონორის მინარევებით, სადაც მთავარი მუხტის მატარებელია ელექტრონები და უმცირესობის მუხტის მატარებელი არის ხვრელები.

ასეთი ნახევარგამტარი აქვს ელექტრონული მინარევების გამტარობა.მაგალითად, დარიშხანი.

სლაიდი 10. 2) მიმღები მინარევები (მიმღები)- შექმენით "ხვრელები", იღებენ ელექტრონებს საკუთარ თავში.

ეს არის ნახევარგამტარები "p" - ტიპი, ე.ი. ნახევარგამტარები მიმღები მინარევებით, სადაც მთავარი მუხტის მატარებელია ხვრელები, ხოლო უმცირესობის მუხტის მატარებელი ელექტრონები.

ასეთი ნახევარგამტარი აქვს ხვრელის მინარევის გამტარობა. სლაიდი 11.მაგალითად, ინდიუმი. სლაიდი 12.

განვიხილოთ რა ფიზიკური პროცესებიწარმოიქმნება, როდესაც სხვადასხვა ტიპის გამტარობის მქონე ორი ნახევარგამტარი შედის კონტაქტში, ან, როგორც ამბობენ, p-n შეერთებაში.

სლაიდი 13-16.

p-n შეერთების ელექტრული თვისებები

"p-n" შეერთება (ან ელექტრონის ხვრელის შეერთება) არის ორი ნახევარგამტარის კონტაქტის არე, სადაც გამტარობა იცვლება ელექტრონულიდან ხვრელამდე (ან პირიქით).

ასეთი რეგიონები შეიძლება შეიქმნას ნახევარგამტარულ კრისტალში მინარევების შეყვანით. სხვადასხვა გამტარობის მქონე ორი ნახევარგამტარის კონტაქტურ ზონაში მოხდება ურთიერთდიფუზია. ელექტრონები და ხვრელები და იქმნება დამბლოკავი ელექტრული ფენა. დამბლოკავი ფენის ელექტრული ველი ხელს უშლის ელექტრონებისა და ხვრელების შემდგომ გავლას საზღვარზე. ბლოკირების ფენას აქვს გაზრდილი წინააღმდეგობა ნახევარგამტარის სხვა უბნებთან შედარებით.

გარე ელექტრული ველი გავლენას ახდენს ბარიერის ფენის წინააღმდეგობაზე.

გარე ელექტრული ველის წინ (მიწით) მიმართულებით ელექტრული დენი გადის ორი ნახევარგამტარის საზღვარზე.

იმიტომ რომ ელექტრონები და ხვრელები ერთმანეთისკენ მოძრაობენ ინტერფეისისკენ, შემდეგ ელექტრონები, რომლებიც კვეთენ საზღვარს, ავსებენ ხვრელებს. ბარიერის ფენის სისქე და მისი წინააღმდეგობა მუდმივად მცირდება.

პასპორტი p-n რეჟიმიგარდამავალი:

როდესაც გარე ელექტრული ველი ბლოკირების (უკუ) მიმართულებითაა, ელექტრული დენი არ გაივლის ორი ნახევარგამტარის კონტაქტურ ზონას.

იმიტომ რომ როდესაც ელექტრონები და ხვრელები საზღვრიდან საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობენ, დამბლოკავი ფენა სქელდება და მისი წინააღმდეგობა იზრდება.

ბლოკირების რეჟიმი p-n შეერთება:

ამრიგად, ელექტრონულ ხვრელში გადასვლას აქვს ცალმხრივი გამტარობა.

ნახევარგამტარული დიოდები

ნახევარგამტარს ერთი p-n შეერთებით ეწოდება ნახევარგამტარული დიოდი.

- ბიჭებო, დაწერეთ ახალი თემა: "ნახევარგამტარული დიოდი."
- როგორი იდიოტია? - ღიმილით ჰკითხა ვასეჩკინმა.
- იდიოტი კი არა, დიოდი! – უპასუხა მასწავლებელმა: „დიოდი, რაც ნიშნავს, რომ მას აქვს ორი ელექტროდი, ანოდი და კათოდი“. Გესმის?
”და დოსტოევსკის აქვს ასეთი ნამუშევარი - ”იდიოტი”, - ამტკიცებდა ვასეჩკინი.
- კი, არის, მერე რა? ფიზიკის გაკვეთილზე ხარ და არა ლიტერატურაზე! გთხოვ აღარ აურიო დიოდი იდიოტში!

სლაიდი 17–21.

როდესაც ელექტრული ველი გამოიყენება ერთი მიმართულებით, ნახევარგამტარის წინააღმდეგობა მაღალია, საპირისპირო მიმართულებით წინააღმდეგობა მცირეა.

ნახევარგამტარული დიოდები არის AC rectifers- ის ძირითადი ელემენტები.

სლაიდი 22–25.

ტრანზისტორებიეწოდება ნახევარგამტარულ მოწყობილობებს, რომლებიც შექმნილია ელექტრული რხევების გასაძლიერებლად, გენერირებისთვის და გარდაქმნისთვის.

ნახევარგამტარული ტრანზისტორები - ასევე გამოიყენება "p-n" შეერთების თვისებები - ტრანზისტორები გამოიყენება რადიოელექტრონული მოწყობილობების წრედში.

ნახევარგამტარული მოწყობილობების დიდი „ოჯახი“ სახელწოდებით ტრანზისტორები მოიცავს ორ ტიპს: ბიპოლარული და ველის ეფექტი. პირველ მათგანს, რათა როგორმე განვასხვავოთ ისინი მეორისგან, ხშირად უწოდებენ ჩვეულებრივ ტრანზისტორებს. ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ბიპოლარული ტრანზისტორები. ჩვენ ალბათ დავიწყებთ მათ. ტერმინი "ტრანზისტორი" წარმოიქმნება ორი ინგლისური სიტყვისგან: გადაცემა - კონვერტორი და რეზისტორი - წინააღმდეგობა. გამარტივებული ფორმით, ბიპოლარული ტრანზისტორი არის ნახევარგამტარული ვაფლი სამი (როგორც ფენა ტორტი) სხვადასხვა ელექტრული გამტარობის ალტერნატიული რეგიონები (ნახ. 1), რომლებიც ქმნიან ორ p–n შეერთებას. ორ უკიდურეს რეგიონს აქვს ერთი ტიპის ელექტრული გამტარობა, შუას აქვს სხვა ტიპის ელექტროგამტარობა. თითოეულ ზონას აქვს საკუთარი საკონტაქტო პინი. თუ გარე რაიონებში ჭარბობს ხვრელის ელექტრული გამტარობა, ხოლო შუაში ელექტრონული გამტარობა (ნახ. 1, ა), მაშინ ასეთ მოწყობილობას p – n – p სტრუქტურის ტრანზისტორი ეწოდება. n – p – n სტრუქტურის მქონე ტრანზისტორს, პირიქით, აქვს კიდეების გასწვრივ ელექტრონული ელექტრული გამტარობის რეგიონები, მათ შორის კი ხვრელების ელექტრული გამტარობის რეგიონი (ნახ. 1, ბ).

როდესაც ტიპის ტრანზისტორი გამოიყენება ბაზაზე n-p-n დადებითიძაბვა იხსნება, ანუ მცირდება წინააღმდეგობა ემიტერსა და კოლექტორს შორის, ხოლო უარყოფითი ძაბვის გამოყენებისას, პირიქით, იხურება და რაც უფრო ძლიერია დენი, მით უფრო იხსნება ან იხურება. ტრანზისტორებისთვის p-n-p სტრუქტურებიეს პირიქითაა.

საფუძველი ბიპოლარული ტრანზისტორი(ნახ. 1) არის გერმანიუმის ან სილიკონის პატარა ფირფიტა, რომელსაც აქვს ელექტრონული ან ხვრელი ელექტროგამტარობა, ანუ n-ტიპი ან p-ტიპი. მინარევების ელემენტების ბურთები შერწყმულია ფირფიტის ორივე მხარის ზედაპირზე. მკაცრად განსაზღვრულ ტემპერატურამდე გაცხელებისას მინარევების ელემენტების დიფუზია (შეღწევა) ხდება ნახევარგამტარული ვაფლის სისქეში. შედეგად, ფირფიტის სისქეში ორი რეგიონი ჩნდება, მის საპირისპიროდ ელექტრული გამტარობით. p-ტიპის გერმანიუმის ან სილიკონის ფირფიტა და მასში შექმნილი n-ტიპის უბნები ქმნიან n-p-n სტრუქტურის ტრანზისტორს (ნახ. 1, ა), ხოლო n-ტიპის ფირფიტა და მასში შექმნილი p-ტიპის რეგიონები ქმნიან ტრანზისტორს. p-n-p სტრუქტურის (ნახ. 1, ბ).

ტრანზისტორის სტრუქტურის მიუხედავად, თავდაპირველი ნახევარგამტარის მის ფირფიტას ეწოდება ბაზა (B), ელექტრული გამტარობის თვალსაზრისით მის საპირისპიროდ მცირე მოცულობის რეგიონი არის ემიტერი (E), ხოლო უფრო დიდი მოცულობის სხვა მსგავსი რეგიონი. კოლექციონერი (K). ეს სამი ელექტროდი ქმნის ორს p-n შეერთება: ფუძესა და კოლექტორს შორის - კოლექტორი, ხოლო ფუძესა და ემიტერს შორის - ემიტერი. თითოეული მათგანი თავისი ელექტრული თვისებებით მსგავსია ნახევარგამტარული დიოდების p-n შეერთებებთან და იხსნება მათზე იგივე წინა ძაბვით.

სხვადასხვა სტრუქტურის ტრანზისტორების ჩვეულებრივი გრაფიკული აღნიშვნები განსხვავდება მხოლოდ იმით, რომ ისარი, რომელიც სიმბოლოა ემიტერი და დენის მიმართულება ემიტერის შეერთების გავლით, p-n-p სტრუქტურის ტრანზისტორისთვის, მიმართულია ბაზისკენ და npn ტრანზისტორი- ბაზიდან.

სლაიდი 26–29.

III. პირველადი კონსოლიდაცია.

1. რა ნივთიერებებს უწოდებენ ნახევარგამტარებს?
2. რა სახის გამტარობას ეწოდება ელექტრონული?
3. რა სხვა გამტარობა შეინიშნება ნახევარგამტარებში?
4. რა მინარევების შესახებ იცით ახლა?
5. რა არის p-n შეერთების გამტარუნარიანობის რეჟიმი?
6. რა არის p-n შეერთების ბლოკირების რეჟიმი?
7. რა ნახევარგამტარული მოწყობილობები იცით?
8. სად და რისთვის გამოიყენება ნახევარგამტარული მოწყობილობები?

IV. ნასწავლის კონსოლიდაცია

1. როგორ იცვლება ნახევარგამტარების წინაღობა გაცხელებისას? განათების ქვეშ?
2. იქნება თუ არა სილიციუმი ზეგამტარი, თუ ის გაცივდება აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურამდე? (არა, სილიკონის წინააღმდეგობა იზრდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად).

რა არის ნახევარგამტარი და რითი ჭამენ მას?

ნახევარგამტარი- მასალა, რომლის გარეშეც ვერ წარმოგვიდგენია თანამედროვე სამყაროტექნოლოგია და ელექტრონიკა. ნახევარგამტარებიავლენენ ლითონებისა და არამეტალების თვისებებს გარკვეულ პირობებში. კონკრეტული ღირებულების მიხედვით ელექტრული წინააღმდეგობანახევარგამტარებს შორის შუალედური პოზიცია იკავებს კარგი გიდებიდა დიელექტრიკები. ნახევარგამტარიგანსხვავდება გამტარებისგან სპეციფიური გამტარობის ძლიერი დამოკიდებულებით ბროლის ბადეში მინარევის ელემენტების (მინარევი ელემენტების) არსებობაზე და ამ ელემენტების კონცენტრაციაზე, ასევე ტემპერატურასა და ექსპოზიციაზე. სხვადასხვა სახისრადიაცია.
ნახევარგამტარის ძირითადი თვისება- ელექტრული გამტარობის გაზრდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
ნახევარგამტარები არის ნივთიერებები, რომელთა ზოლის უფსკრული არის რამდენიმე ელექტრონ ვოლტის (eV) რიგის მიხედვით. მაგალითად, ალმასი შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც ფართო უფსკრული ნახევარგამტარი, ხოლო ინდიუმის არსენიდი შეიძლება კლასიფიცირებული იყოს როგორც ვიწრო უფსკრული ნახევარგამტარი. ზოლის უფსკრული არის ენერგეტიკული უფსკრულის სიგანე გამტარებლობის ზოლის ქვედა ნაწილსა და ვალენტობის ზოლის ზედა ნაწილს შორის, რომელშიც არ არის დაშვებული მდგომარეობები ელექტრონისთვის.
ზოლის უფსკრულის მნიშვნელობა აქვს მნიშვნელოვანი LED-ებში და ნახევარგამტარულ ლაზერებში სინათლის გენერირებისას და განსაზღვრავს გამოსხივებული ფოტონების ენერგიას.

ნახევარგამტარები მოიცავს ბევრს ქიმიური ელემენტები: Si silicon, Ge germanium, As დარიშხანი, Se selenium, Te Tellurium და სხვა, ასევე ყველა სახის შენადნობები და ქიმიური ნაერთები, მაგალითად: სილიციუმის იოდიდი, გალიუმის არსენიდი, ვერცხლისწყლის ტელურიტი და სხვ.). ზოგადად, ჩვენს ირგვლივ სამყაროში თითქმის ყველა არაორგანული ნივთიერება ნახევარგამტარია. ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ნახევარგამტარია სილიციუმი, რომელიც, უხეში შეფასებით, დედამიწის ქერქის თითქმის 30%-ს შეადგენს.

იმისდა მიხედვით, მინარევების ელემენტის ატომი თმობს ელექტრონს თუ იტაცებს მას, მინარევების ატომებს უწოდებენ დონორს ან მიმღებ ატომებს. მინარევის ელემენტის ატომის დონორი და მიმღები თვისებები ასევე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი კრისტალური გისოსის ატომს ჩაანაცვლებს და რომელ კრისტალოგრაფიულ სიბრტყეშია ჩადგმული.
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ნახევარგამტარების გამტარი თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე და როდესაც ტემპერატურა აღწევს აბსოლუტურ ნულს (-273 ° C), ნახევარგამტარებს აქვთ დიელექტრიკის თვისებები.

გამტარობის ტიპის მიხედვით, ნახევარგამტარები იყოფა n-ტიპად და p-ტიპად.

n ტიპის ნახევარგამტარი

გამტარობის ტიპის მიხედვით, ნახევარგამტარები იყოფა n-ტიპად და p-ტიპად.

n ტიპის ნახევარგამტარს აქვს მინარევის ბუნება და ატარებს ელექტრულ დენს, როგორც ლითონები. მინარევის ელემენტებს, რომლებიც ემატება ნახევარგამტარებს n ტიპის ნახევარგამტარების წარმოებისთვის, დონორ ელემენტებს უწოდებენ. ტერმინი "n-ტიპი" მომდინარეობს სიტყვიდან "უარყოფითი", რაც გულისხმობს უარყოფით მუხტს, რომელსაც ატარებს თავისუფალი ელექტრონი.

მუხტის გადაცემის პროცესის თეორია აღწერილია შემდეგნაირად:

ოთხვალენტიან Si სილიკონს ემატება მინარევის ელემენტი, ხუთვალენტიანი, როგორც დარიშხანი. ურთიერთქმედების დროს დარიშხანის თითოეული ატომი შედის კოვალენტურ კავშირში სილიციუმის ატომებთან. მაგრამ რჩება მეხუთე თავისუფალი დარიშხანის ატომი, რომელსაც ადგილი არ აქვს გაჯერებულ ვალენტურ ობლიგაციებში და ის გადადის შორეულ ელექტრონის ორბიტაზე, სადაც ნაკლები ენერგიაა საჭირო ატომიდან ელექტრონის ამოსაღებად. ელექტრონი იშლება და ხდება თავისუფალი, რომელსაც შეუძლია მუხტის გადატანა. ამრიგად, მუხტის გადაცემა ხორციელდება ელექტრონით და არა ხვრელით, ანუ ამ ტიპისნახევარგამტარები ატარებენ ელექტრულ დენს, როგორც ლითონები.
ანტიმონი Sb ასევე აუმჯობესებს ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ნახევარგამტარის - გერმანიუმ Ge-ს თვისებებს.

p-ტიპის ნახევარგამტარი

p-ტიპის ნახევარგამტარს, გარდა მინარევის ფუძისა, ახასიათებს გამტარობის ხვრელი ბუნება. მინარევებს, რომლებიც ამ შემთხვევაში ემატება, აქცეპტორ მინარევებს უწოდებენ.
"p-type" მოდის სიტყვიდან "პოზიტიური", რაც ნიშნავს დადებითი მუხტიმთავარი მატარებლები.
მაგალითად, მცირე რაოდენობით სამვალენტიანი ინდიუმის ატომები ემატება ნახევარგამტარს, ოთხვალენტიან Si სილიკონს. ჩვენს შემთხვევაში, ინდიუმი იქნება მინარევის ელემენტი, რომლის ატომები ამყარებენ კოვალენტურ კავშირს სამ მეზობელ სილიციუმის ატომთან. მაგრამ სილიკონს აქვს ერთი თავისუფალი ბმა, ხოლო ინდიუმის ატომს არ აქვს ვალენტური ელექტრონი, ამიტომ იგი იჭერს ვალენტურ ელექტრონს მეზობელ სილიციუმის ატომებს შორის კოვალენტური კავშირიდან და ხდება უარყოფითად დამუხტული იონი, რომელიც ქმნის ე.წ. ხვრელს და, შესაბამისად, ხვრელს. გარდამავალი.
ამავე სქემის მიხედვით, In ndium ანიჭებს ხვრელების გამტარობას Ge germanium-ს.

ნახევარგამტარული ელემენტების და მასალების თვისებების გამოკვლევა, დირიჟორისა და ნახევარგამტარის კონტაქტის თვისებების შესწავლა, ნახევარგამტარული მასალების დამზადების ექსპერიმენტები, ო.ვ. ლოსევმა შექმნა თანამედროვე LED-ის პროტოტიპი 1920-იან წლებში.

განვიხილოთ ელექტრული დენის გავლის ფენომენი p- და n ტიპის ნახევარგამტარების შეხებით. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს ასეთ კონტაქტს.

წარმოდგენილი ნახევარგამტარის მარცხენა მხარე შეიცავს აქცეპტორ მინარევებს. მარჯვენა ნაწილიწარმოდგენილი ნახევარგამტარი შეიცავს დონორის მინარევებს. შესაბამისად მარცხენა მხარეარის p-ტიპის ნახევარგამტარი, ხოლო მარჯვენა არის n-ტიპის ნახევარგამტარი.

ნახევარგამტარებს შორის იქმნება სპეციალური ზონა - გარდამავალი ზონა. მასში ძალიან ცოტა მუხტია და აქ ხდება ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაცია.

p- და p-ტიპის ნახევარგამტარების შეხება

ფიგურაში ელექტრონები წარმოდგენილია ლურჯი წრეებით, ხვრელები კი წრეებით. ნაცრისფერი. ორი n- და p-ტიპის ნახევარგამტარის კონტაქტს ეწოდება p-n შეერთება, ან n-p შეერთება.

ნახევარგამტარებს შორის კონტაქტის შედეგად, დიფუზია. ელექტრონების ნაწილი მიდის ხვრელებისკენ, ზოგიერთი ხვრელი კი ელექტრონის მხარეს. შედეგად, ნახევარგამტარები დამუხტულია: n-დადებითად და p-უარყოფით.

მას შემდეგ, რაც ელექტრული ველი, რომელიც ჩნდება გარდამავალ ზონაში, დაიწყებს ელექტრონებისა და ხვრელების მოძრაობაში ჩარევას, დიფუზია შეჩერდება.

pn შეერთების თვისებების შესასწავლად მას ვუერთებთ წრეს, როგორც ეს ნაჩვენებია შემდეგ დიაგრამაზე.

პირველ რიგში, ჩვენ ვაკავშირებთ დენის წყაროს ისე, რომ პოტენციალი ნახევარგამტარის p ტიპის მხარეს არის დადებითი, ხოლო n ტიპის მხარე უარყოფითი.

ასეთი კავშირით, ნახევარგამტარის გამტარობა მაღალი იქნება. შეერთების დენი შეიქმნება უმრავლესობის მატარებლების მიერ: n-დან p-მდე - ელექტრონები, ხოლო p-დან n-მდე - ხვრელები.

წინააღმდეგობა ძალიან მცირე იქნება. pn შეერთების ამ კავშირს პირდაპირი ეწოდება. ახლა შევცვალოთ პოლარობაკვების წყაროს შეერთება.

მიმდინარე ღირებულება მნიშვნელოვნად შემცირდება, ვიდრე წინა შემთხვევაში. დენი ამ შემთხვევაში შეიქმნება უმცირესობის მატარებლების მიერ, რომელთა რაოდენობა საგრძნობლად ნაკლებია მაჟორიტარების რაოდენობაზე.

ვოლტ-ამპერის მახასიათებლები

ამ შემთხვევაში გამტარობა იქნება მცირე და წინააღმდეგობა დიდი. იქმნება ბარიერის ფენა. pn შეერთების ამ კავშირს საპირისპირო ეწოდება.

ნებისმიერი ელემენტის თვისებების შესწავლისას ხშირად გამოსახულია დენის სიძლიერის დამოკიდებულება პოტენციურ განსხვავებაზე. ამ ტიპის დამოკიდებულებას ფიზიკაში დენი-ძაბვის მახასიათებელი ეწოდება. ზოგჯერ, ჩაწერის გამარტივებისთვის, ისინი უბრალოდ წერენ CVC.

შემდეგი გრაფიკი გვიჩვენებს pn შეერთების წინა და უკანა კავშირების მიმდინარე-ძაბვის მახასიათებლებს.

დენი-ძაბვის მახასიათებელი დახაზულია მყარი ხაზით პირდაპირი კავშირი pn შეერთება, ხოლო წერტილოვანი არის საპირისპირო კავშირი.
pn შეერთების თვისებებიდან გამომდინარე, მზადდება სხვადასხვა რადიოინჟინერიის ელემენტები, მაგალითად, დიოდები.

1. ქვითარი პ-ნგარდამავალი. მეოცე საუკუნის მეორე ნახევარში მყარი მდგომარეობის ელექტრონიკა ინტენსიურად განვითარდა. მოცულობითი ვაკუუმის მილები შეიცვალა მცირე ზომის ნახევარგამტარული მოწყობილობებით. ნახევარგამტარული მოწყობილობების მთავარი ელემენტია p-n – გარდამავალი, ფლობს უნიკალური თვისებები. Ის არის თხელი ფენაორ მინარევის ნახევარგამტარს შორის საზღვარზე.

მიიღეთ გვ-ნ- ორი ნახევარგამტარის პირდაპირი კონტაქტით გადასვლა თითქმის შეუძლებელია. რაც არ უნდა საფუძვლიანად გაიწმინდოს მათი ზედაპირი, ისინი ყოველთვის შეიცავს ბევრ მინარევებს და დამაბინძურებლებს, რომლებიც აუარესებს ნახევარგამტარების თვისებებს. ამიტომ, პრობლემა მოგვარებულია იმავე კრისტალში შეყვანით გარკვეული ტიპისსაპირისპირო მინარევების გამტარობა.

მაგალითად, ოთხვალენტიანი გერმანიუმის ერთ კრისტალში დონორის მინარევით, რომელიც ქმნის Ge-ს გამტარობას გერმანიუმის კრისტალში. ნ- მაგალითად, სამვალენტიანი ინდიუმის ნაჭერი დნება ვაკუუმში დაახლოებით 1000°C ტემპერატურაზე. ინდიუმის ატომები დიფუზირდება გერმანიუმში გარკვეულ სიღრმეზე. ბროლის რეგიონში, სადაც ინდიუმის ატომები შეაღწევენ, გამტარობა ხდება ხვრელი ( გვ- ერთგვარი). ამ ტერიტორიის საზღვარზე ჩნდება გვ-ნ- გარდამავალი. რაც უფრო ღრმად გადადიხართ კრისტალში, ინდიუმის კონცენტრაცია თანდათან მცირდება. ფენა, სადაც ინდიუმის მიმღები მინარევების კონცენტრაცია უდრის დონორის მინარევის კონცენტრაციას ერთ კრისტალში, რეალურად არის გვ-ნ- გარდამავალი. ასეთ გადასვლებს ე.წ გლუვი. მკვეთრი p-n- გადასვლებიმიღებული ნახევარგამტარის კრისტალზე დეპონირებით, მაგალითად ნ– ტიპი, ნახევარგამტარი გვ– ტიპი გაზის ფაზიდან. ამისათვის 1200 o ტემპერატურაზე გადაავლეთ კრისტალზე თანისეთი აირის ნარევი, რომლითაც ნახევარგამტარი სწორი ტიპიგამტარობა.

2. წონასწორობის მდგომარეობები პ-ნ- გარდამავალი. გონებრივად ვივარაუდოთ, რომ ჩამოყალიბებისთანავე p-და n-ტერიტორიები, ჩვენ გამოვყავით ისინი, რითაც თავიდან ავიცილეთ მუხტის გადატანა ერთი ტერიტორიიდან მეორეში. ჩნდება 117-ზე ნაჩვენები სიტუაცია. ორივე ტერიტორია ელექტრონულად ნეიტრალურია, მათი ნულოვანი დონეებიდაწყვილება. ფერმის დონე გვ- მინარევების დონის ზემოთ მდებარე რეგიონები და შიგნით ნ– ტერიტორიები – ქვემოთ. IN ზოგადი შემთხვევაფერმის დონეები არ ემთხვევა, in ნ- რეგიონებს უფრო მაღალი ფერმის დონე აქვთ.

თუმცა რეალურად განათლების შემდეგ გვ-ნ– ფენა, იწყება ძირითადი მატარებლების დიფუზია ერთი უბნიდან მეორეში. ამისთვის ნ- რეგიონები, რომელთა მთავარი მატარებლები არიან ელექტრონები გვ– უბნები – ხვრელები. მატარებლების უმეტესობა წარმოიქმნება თითქმის მთლიანად დონორი და მიმღები მინარევების იონიზაციის გამო. ტემპერატურაზე თ³ 250 K ეს მინარევები თითქმის მთლიანად იონიზებულია. ამრიგად, ელექტრონის კონცენტრაცია ნ- რეგიონი უდრის დონორის ატომების კონცენტრაციას და ხვრელების კონცენტრაციას გვ– რეგიონები – მიმღები ატომების კონცენტრაცია.

უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაცია დაახლოებით 10 6-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ძირითადი მატარებლების კონცენტრაცია ორივე რეგიონში (). შედეგად, გამტარი ელექტრონების დიფუზია მიედინება საიდან პ- რეგიონებში რ- ფართობი და ხვრელები გვ- რეგიონებში ნ- რეგიონი. ელექტრონები მოძრავი გვ-რეგიონი, ინტერფეისის მახლობლად გააერთიანეთ ხვრელები და ხვრელები ნ- რეგიონები რეკომბინირებულია გამტარ ელექტრონებთან. ამიტომ, საკონტაქტო ფენაში ნ– რეგიონში პრაქტიკულად არ არის დარჩენილი თავისუფალი ელექტრონები და ა იონიზებული დონორების სტაციონარული დადებითი მუხტი.

საკონტაქტო ფენაში გვ– მიდამოში პრაქტიკულად არ არის ნახვრეტი დარჩენილი და ა იონიზებული მიმღებების უარყოფითი მუხტი. ეს სტაციონარული ელექტრო მუხტები ქმნის პ-ნ- გარდამავალი საკონტაქტო ელექტრული ველიპოტენციური სხვაობით ჯდა პრაქტიკულად არ სცილდება მის ფარგლებს.

ეს სიტუაცია ილუსტრირებულია სურ. 118-ზე, სადაც კონტაქტურ ზონებში სივრცის მუხტები ნაჩვენებია ზედა, ხოლო ენერგეტიკული ზონები ქვემოთ. Იმიტომ რომ გვ– ფართობი დამუხტული გახდა უარყოფითი მუხტით, გაიზარდა მასში ელექტრონების ენერგია. შედეგად, ენერგეტიკული დიაგრამა შევიდა გვ– ფართობი მაღლდება, ში ნ- ტერიტორიები გამოტოვებულია. IN პ-ნფენა დახრილია ისე, რომ ფერმის დონეები სხვადასხვა რეგიონში ემთხვევა.

თუ უმცირესობის მატარებელია (ელექტრონიდან გვ- ფართობი ან ხვრელი ნ-area), შემდეგ საკონტაქტო ველი აიღებს მას და გადააგდებს მას ამ ფენაში. შედეგად, ყველა არა-პირველადი გადამზიდავი, რომელიც ურტყამს პ-ნ- გარდამავალი, გადის მასში.

პირიქით, უმრავლესობის მიმდინარე მატარებლები (ელექტრონიდან ნ- ფართობი ან ხვრელი გვ-რეგიონებს) შეუძლიათ კოსმოსური მუხტების ფენაში ფრენა მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათი მოძრაობის კინეტიკური ენერგია ღერძის გასწვრივ Xსაკმარისია კონტაქტის პოტენციალის სხვაობის დასაძლევად, ანუ თუ ის მეტია | ეჯ-მდე |. ამიტომ, როგორც კი კოსმოსური მუხტები იქმნება რეგიონების საზღვარზე, მცირდება უმრავლესობის მატარებლების ნაკადი, რომლებიც კვეთენ ამ საზღვარს. როდესაც უმრავლესობის მატარებლების ნაკადი უტოლდება უმცირესობის მატარებლების ნაკადს, იქმნება დინამიური წონასწორობა.

3. პირდაპირი კავშირი პ-ნ- ელექტრულ წრეზე გადასვლა. მოდით დავუკავშირდეთ პ-ნ- გარდამავალი დენის წყარო, დაკავშირება გვ– „პლუს“ ტერიტორიები და ნ–ტერიტორიები – „მინუს“ (სურ. 119 ზემოთ). ჩვენ გვჯერა, რომ მიმდინარე წყაროს შეუძლია შექმნას ძაბვა ომურ ავტობუსებზე ჯ 0 . დენის წყაროს მიერ შექმნილი დამატებითი ელექტრული ველი იწვევს უმრავლესობის მატარებლების შემოდინებას კოსმოსური მუხტის რეგიონში პ-ნ- გარდამავალი. IN გვ– ტერიტორიები ომური ავტობუსიდან პ-ნ- ხვრელები მოძრაობენ გადასასვლელში. ისინი რეკომბინირდებიან მიმღები მინარევის უარყოფითი იონების ელექტრონებთან. IN ნ- ტერიტორიების მიმართ პ-ნ– გამტარი ელექტრონები მოძრაობენ გადასვლის გზით და რეკომბინირდებიან დონორის მინარევის დადებით იონებთან.

შედეგად, ხმის დატენვა ჩართულია პ-ნ- გარდამავალი მცირდება წონასწორობის მდგომარეობასთან შედარებით. პოტენციური ბარიერის სიმაღლეც მცირდება. ეს პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ კონტაქტის პოტენციალი განსხვავება არ იქნება პ-ნ- გადასვლა არ შემცირდება მნიშვნელობამდე ჯ- ჯ 0 .

ქვემოთ 119-ე ნახ ეს სიტუაციანაჩვენებია ენერგიის ზოლის დიაგრამაში. წყვეტილი ხაზები შეესაბამება წონასწორობის მდგომარეობას პ-ნ- გარდამავალი.

ნახევარგამტარის გამტარ ზოლში ელექტრონები იქცევიან როგორც მძიმე საგნები, რომლებიც სრიალებენ გამტარობის ზოლის ფსკერზე. პოტენციური ბარიერის სიმაღლის შემცირება მკვეთრად ზრდის ამ ელექტრონების ნაწილს ნ– უბნები, რომელთა კინეტიკური ენერგია პოტენციური ბარიერისკენ მოძრაობის მიმართულებით საკმარისია ამ ბარიერის დასაძლევად.

ვალენტურ სარტყელში არსებული ხვრელები ყინულის ქვეშ ჰაერის ბუშტებივით იქცევა. რაც უფრო მცირეა ბარიერის სიმაღლე, მით მეტია ხვრელების პროპორცია, რომლებსაც შეუძლიათ მის ქვეშ „ჩაყვინთვა“ (ნახ. 119 ქვემოთ მარცხნიდან მარჯვნივ). შედეგად, პოტენციური ბარიერის სიმაღლის შემცირებით, დიფუზიის ნაკადი გადის პ-ნ– გამტარი ელექტრონების გადასვლა დან ნ- ტერიტორიები და ხვრელები გვ- რეგიონები ძირითადი გადამზიდავი დენი მე dp გადახტება წონასწორობის მნიშვნელობასთან შედარებით, სიდიდის რამდენიმე რიგით.

4. უკუ გადართვა p-n -გარდამავალინაჩვენებია ნახ. 120 ზემოთ. მიმდინარე წყაროს "პლუს" უკავშირდება ომურ ავტობუსს ნ- ფართობი, და "მინუსი" უკავშირდება ომურ ავტობუსს გვ- რეგიონები დენის წყაროს ელექტრულ ველში წარმოქმნილი ძირითადი მატარებლების დრიფტი მიმართულია პ-ნ- გადასვლა ომურ ავტობუსებზე. ამ შემთხვევაში, იონიზებული დონორებისა და მიმღებების ახალი ფენები იხსნება, რითაც იზრდება მოცულობითი შეკრული მუხტის რეგიონი.

ელექტრონებისა და ხვრელების ნაკადი ომურ კონტაქტებში ხდება მანამ, სანამ ისინი თითქმის მთლიანად არ ანაზღაურებენ შექმნილ მუხტს. გარე წყარო EMF. ამის შემდეგ, ყველა გამოყენებული ძაბვა ჯ 0 მოდის პ-ნ– კვანძი, რომლის წინააღმდეგობაც მრავალი რიგის სიდიდისაა მეტი წინააღმდეგობა p-და n-რეგიონები. პოტენციური ბარიერი პ-ნ- გადასვლა იზრდება თითქმის მნიშვნელობამდე ე(ჯ k + ჯ 0). ეს მკვეთრად ამცირებს მთავარი გადამზიდველის დენს მეძირითადი, რაც მას წონასწორობის მნიშვნელობაზე ნაკლებია. უმცირესობის გადამზიდავი დენი მენეოსნი დამოკიდებულია მხოლოდ მათ კონცენტრაციაზე და ამიტომ უმნიშვნელოდ იცვლება ნათლად (სურ. 120 ქვემოთ).

Ისე, პ-ნ– გადასვლა შეიძლება ჩაითვალოს როგორც არაწრფივი გამტარი, რომლის წინააღმდეგობა დამოკიდებულია მხოლოდ გამოყენებული ძაბვის ნიშანზე. ცალმხრივი გამტარობა პ-ნ– გადასვლები გამოიყენება არა მხოლოდ ნახევარგამტარული დიოდები. Თვისებები პ-ნ– გადასვლები იმდენად ნაყოფიერი აღმოჩნდა, რომ მათზე დაფუძნებული სერიების შექმნა შესაძლებელი გახდა ელექტრონული ნახევარგამტარული მოწყობილობები, რომელიც დიოდების გარდა მოიცავს ტრანზისტორები, ტირისტორებიდა ა.შ.მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში არსებობს სწრაფი გავლამილიდან მყარი მდგომარეობის ელექტრონიკამდე.

5. ნახევარგამტარული დიოდები- არაწრფივი გამტარები. მათ ორ ელექტროდს ეწოდება ანოდი (+) და კათოდი ( - ). დიოდებს აქვთ მკვეთრად ასიმეტრიული მიმდინარე-ძაბვის მახასიათებელი (ნახ. 121). ეს საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ ალტერნატიული დენების გასასწორებლად.

თუ ალტერნატიული სინუსოიდური ძაბვა გამოიყენება ტრანსფორმატორის პირველად გრაგნილზე, მაშინ მეორად გრაგნილში, დახურულია ომური რეზისტორზე რ, სინუსოიდური ნაკადები ალტერნატიული დენიიგივე სიხშირე , სად ჯ 0 – ფაზური ცვლა (სურ. 122-ა). თუ უფსკრული მეორადი წრეჩართეთ ნახევარგამტარული დიოდი, შემდეგ რეზისტორის მეშვეობით რპერიოდის ერთი ნახევრის განმავლობაში მოედინება პულსირებული ცალმხრივი დენი. შედეგი არის სქემა ნახევრად ტალღის გამსწორებელი(სურ. 122-ბ).

ამისთვის სრული ტალღის გასწორებაგჭირდებათ მინიმუმ ორი დიოდი და ტრანსფორმატორის მეორადი გრაგნილის შუა წერტილის გამომავალი (ნახ. 122-გ). წრედის მიხედვით ოთხი დიოდის შეერთებით გამსწორებელი ხიდი, შეგიძლიათ გააკეთოთ შუა წერტილის გარეშე (სურ. 122-დ).

6. ტრანზისტორები. Გამოყენებით პ-ნ– გადასვლები შეიძლება არა მხოლოდ გასწორდეს, არამედ ელექტრული დენებიც გაძლიერდეს. ამ მიზნით ემსახურებიან ტრანზისტორები- ნახევარგამტარული მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ სამი ელექტროდი ( ემიტერი, კოლექტორი, ბაზა). განვიხილოთ ტრანზისტორის მუშაობის პრინციპი მისი შეერთების მაგალითის გამოყენებით მიკროსქემის მიხედვით საერთო ბაზა(სურ. 123).

დარჩა სურათზე პ-ნ– გარდამავალი 1 მუშაობს წინა მიმართულებით. უფლება პ-ნ- გარდამავალი 2 მუშაობს ჩაკეტვის მიმართულებით. ტრანზისტორში მანძილი 1 და 2 გადასვლებს შორის (ბაზის სიგანე) არ აღემატება რამდენიმე ათეულ მიკრონს. ბაზის-კოლექტორის წრეში დენი განისაზღვრება უმცირესობის მატარებლებით და დიდად არის დამოკიდებული ამ მატარებლების კონცენტრაციაზე. IN ნ- უმცირესობების მატარებლების ადგილები არის ხვრელები.

თუ დენი მიედინება ემიტერ-ბაზის წრეში, მაშინ ხვრელები დან გვ– სფეროები, სადაც ისინი არიან მთავარი მატარებლები დიდი რაოდენობითგადაადგილება 1-ის გადასვლით საბაზისო ზონაში. შედეგად, ხვრელების კონცენტრაცია ნ- ბაზის ფართობი მკვეთრად იზრდება. ისინი ამბობენ, რომ ეს ხდება ინექციახვრელები. იმიტომ რომ იმის გამო, რომ ბაზის სიგანე ძალიან მცირეა, 1-ლი შეერთების გავლით ხვრელების დიდი რაოდენობა აღწევს 2-ზე. უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაცია ნ– გარდამავალი 2-ის მახლობლად ფართობი მნიშვნელოვნად იზრდება, რის გამოც იზრდება დენი კოლექტორის წრეში.

Ვოლტაჟი უ 2 კოლექტორის წრეში გაცილებით მეტი ძაბვაა უ 1 ემიტერის წრეში უ 2 >>უ 1 . მაშასადამე, გამოირჩეოდა წინააღმდეგობის დროს რსიმძლავრე გამოდის უფრო მეტი ვიდრე ემიტერის წრეში მოხმარებული სიმძლავრე. თანამედროვე ტრანზისტორებში სიმძლავრის მომატება რამდენიმე ათეულიდან ათეულ ათასჯერ მერყეობს.

7. თერმოელექტრული Seebeck და Peltier ეფექტებიგამოხატულია ნახევარგამტარებში ბევრად უფრო ძლიერად, ვიდრე მეტალებში (იხ. §14). მით უმეტეს, თუ კონტაქტები ქმნიან ნახევარგამტარებს განსხვავებული ტიპებიგამტარობა. დიფერენციალური თერმო-EMF ნახევარგამტარებში დაახლოებით 1000-ჯერ მეტია, ვიდრე ლითონებში. ეს შესაძლებელს ხდის ნახევარგამტარის შექმნას თერმოელექტრული გენერატორები და მაცივრები.

თერმოელექტრული გენერატორების თეორია შეიქმნა მე-20 საუკუნის 40-იანი წლების დასაწყისში აბრამ იოფის მიერ. პირველი თერმოგენერატორები სსრკ-ში აშენდა დიდი საუკუნის დასაწყისში სამამულო ომიდა გამოიყენებოდა პარტიზანულ დანაყოფებში რადიოსადგურების ელექტროსადგურებისთვის. 70-იანი წლების შუა ხანებში გამოჩნდა თერმული გენერატორები, რომელთა სიმძლავრე იყო 150-200 ვტ, რომლებიც ამუშავებდნენ მეტეოროლოგიური სადგურების აღჭურვილობას და კოსმოსური ხომალდი. მათში ენერგიის წყარო იყო ცერიუმის რადიოაქტიური იზოტოპი 144 Ce.

მაქსიმალური ეფექტურობადღემდე მიღწეული თერმოელექტრული გენერატორები შეადგენს 15%-ს და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ აღემატებოდეს 20%-ს. ნახევარგამტარული თერმოელექტრული გენერატორები ძვირია, ამიტომ მათზე დაფუძნებული სამრეწველო წარმოება ელექტრული ენერგიაუახლოეს მომავალში ნაკლებად სავარაუდოა, თუ არ შეიქმნება იაფი მასალები, რომლებიც აერთიანებს მაღალ ელექტროგამტარობას და დაბალ თბოგამტარობას.

ნახევარგამტარული მაცივრები, რომლებიც აშენებულია პელტიეს ეფექტის საფუძველზე, ყველაზე ხშირად გამოიყენება რადიოელექტრონული სქემების ელემენტების გასაციებლად.

8. ფოტოელექტრული ეფექტი. როცა განათებულია პ-ნ– გარდამავალი უბნები და მიმდებარე უბნები შუქით, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს ელექტრონულ-ხვრელების წყვილების წარმოქმნა. პ-ნ– გადასვლა ხდება მაშინ, როდესაც მუხტის დენი ცვლის თავის მდგომარეობას წონასწორულთან შედარებით.

მოდით ვთქვათ გვ– ტერიტორია, სადაც შუქი ეცემა, როგორც ნაჩვენებია 124-ზე ზემოთ. ფოტონების შთანთქმისთვის p-n კვანძთან ახლოს, სისქე რ- ფართობი უნდა იყოს მცირე და არ აღემატებოდეს 1-2 მკმ-ს. თუ ფოტონის ენერგია ჰნზოლის უფსკრულიზე მეტი, ჰნ³ Მაგალითად, მაშინ როდესაც ფოტონი შეიწოვება ელექტრონის მიერ რომელიმე რეგიონის ვალენტობის ზოლში, ელექტრონი გადადის გამტარობის ზოლში. (ვვარაუდობთ, რომ მიმღების და დონორის მინარევების დონეებია p-და n-ტერიტორიები უკვე მთლიანად იონიზებულია). ჩნდება მატარებლების წყვილი - ელექტრონი გამტარობის ზოლში და ხვრელი ვალენტობის ზოლში.

პირველადი მატარებლების რაოდენობის გაზრდა (ხვრელები გვ- რეგიონები და ელექტრონები ნ-რეგიონები) არსებითად არაფერს ცვლის, ვინაიდან მათი შედარებითი ზრდა მცირეა. და უმცირესობის მატარებლების რაოდენობის ზრდა (ხვრელები ნ- რეგიონში ელექტრონები გვ-ტერიტორიები) ძალიან მნიშვნელოვანია. მას შემდეგ, რაც მიმდინარე მეშვეობით პ-ნ- უმცირესობის მატარებლების გადასვლა დამოკიდებულია მხოლოდ მათ კონცენტრაციაზე, შემდეგ კი განათებაზე პ-ნ- ხდება სინათლის გადასვლა ფოტოელექტრული ეფექტი- უმცირესობის გადამზიდავი დენის გამოჩენა, რომელიც დაახლოებით პროპორციულია მანათობელი ნაკადის F.

უმცირესობის მატარებლები იპყრობენ საკონტაქტო ველს და აფარებენ თავს p-და n-რეგიონები. რჩება მთავარი მატარებლები. შედეგად, მიხედვით სხვადასხვა მხარეები პ-ნ– გადასვლა თანდათან აგროვებს უფასო მატარებლების გადასახადებს – ხვრელებს გვ- ფართობი და ელექტრონები ნ- ტერიტორიები, გვ- ტერიტორია დატვირთულია დადებითად, ნ– ფართობი – უარყოფითი.

ამ უფასო გადასახადების ველი ეწინააღმდეგება საკონტაქტო ველს და ასუსტებს მას. დაკავშირებულია რეგიონში პ-ნ– გარდამავალი, იონიზებული მინარევის მუხტი მცირდება, პოტენციური ბარიერის სიმაღლე მცირდება (ნახ. 124 ქვემოთ). შედეგად, ძირითადი მატარებლების დიფუზია იზრდება. თანდათანობით, ასეთი დინამიური წონასწორობა მყარდება, როდესაც მოცემული მანათობელი ნაკადისთვის Ф, უმცირესობის გადამზიდავი დენი მის პროპორციულია. მენეოსნი გახდება მთავარი მატარებლების საპირისპირო დენის ტოლი, მენეოსნ = მეძირითადი პოტენციური ბარიერის სიმაღლე იღებს მნიშვნელობას ე(ჯ k + ჯვ), სადაც ჯ F – ფოტო-EMF p-n შეერთება.

ფოტოელექტრული ეფექტის გამოყენება შესაძლებელია ფოტოცელიან რეჟიმში ფოტოდიოდი.

ა . ფოტოცელი. Გამოყენებისთვის პ-ნ- რეჟიმში გადასვლა ფოტოცელი (სარქვლის რეჟიმში) უბრალოდ დააკავშირეთ p-და ნ- ომური ჯემპერის ფართობი დატვირთვის წინააღმდეგობით რ. რეზისტენტობით ფოტოცელის განათებისას რუფასო ფოტოდინება შემოვა ელექტრო მუხტები. ამიტომ, ფოტოცელის რეჟიმში პ-ნ- გარდამავალი საშუალებას იძლევა სინათლის ენერგიის პირდაპირ გარდაქმნას ელექტრო ენერგიად. ფოტოცელური მოწყობილობის დიაგრამა ნაჩვენებია სურ.125-ზე. გათხელება გვ- ფართობი (»1 μm) ვერცხლის ან ოქროს კიდევ უფრო თხელი ლითონის ფენა არის დეპონირებული, რომელიც ასრულებს ომური ავტობუსის როლს. იმისათვის, რომ ამ მეტალის ფენამ კარგად გადასცეს სინათლე, მისი სისქე უნდა იყოს სინათლის ტალღის სიგრძეზე ბევრად ნაკლები. ლ. ჩვეულებრივ, ეს არის რამდენიმე ათეული ატომური ფენა.

მეორე ომური ავტობუსი არის ლითონის ფირფიტა, რომელიც ერთდროულად ასრულებს მექანიკური დამხმარე საფუძვლის როლს ფოტოცელის მთელი სტრუქტურისთვის. შეგროვებული ინდივიდუალური ფოტოცელებიდან მზის პანელები , გამოიყენება კოსმოსური აღჭურვილობისა და მიწისზედა ელექტროსადგურებში.

ამჟამად, მზის უჯრედები ძირითადად მზადდება სილიციუმის Si და გალიუმის არსენიდის GaA-სგან. მიღწეული ეფექტურობა თ» 20% ახლოსაა თეორიულად შესაძლებელთან.

ბ . ფოტოდიოდი . Გამოყენება პ-ნ– ფოტოდიოდის რეჟიმში გადასვლა, მასზე ძაბვაა გამოყენებული ჯ 0 დენის წყაროდან გამორთვის მიმართულებით (ნახ. 126 მარცხნივ). თუ ფოტოდიოდი არ არის განათებული, მასში გადის ძალიან მცირე ბნელი უმცირესობის გადამზიდავი დენი. Ვოლტაჟი ურეზისტორზე რპრაქტიკულად ნულის ტოლია. როდესაც მანათობელი ნაკადი F მიმართულია ფოტოდიოდისკენ, უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაცია და მათი დენი იზრდება F ნაკადის პროპორციულად. რეზისტორზე რჩნდება დაძაბულობა უ(ნახ. 126 მარჯვნივ), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სიგნალი საკომუნიკაციო ან საკონტროლო სქემებში.

9. სინათლის დიოდი. პირდაპირი დენის გავლისას უმცირესობის მატარებლების კონცენტრაცია რეგიონში პ-ნ- გადასვლა იზრდება. ძირითადი მატარებლები იზიდავს ინექციურ უმცირესობათა მატარებლებს. შედეგად, ტერიტორიაზე პ-ნ– ვითარდება გარდამავალი პროცესი რეკომბინაციაჭარბი მატარებლები წონასწორობის მდგომარეობაზე.

თუ რეკომბინაციის მოვლენების ნაწილი ხდება სინათლის ემისიასთან და თუ ეს შუქი შეიძლება ჩაქრეს, მაშინ მიიღება სინათლის დიოდი - სინათლის დიოდი.

ეს ორი პირობა გადამწყვეტია LED-ების დიზაინის დროს. პირველი ამოცანა - სინათლის გამოსხივების რეკომბინაციის მოვლენების როლის გაზრდა - მოგვარებულია არარადიაციული გადასვლების პროპორციის შემცირებით. ამისათვის ნახევარგამტარი უნდა იყოს მდე მაღალი ხარისხიგაწმენდილია არარადიაციული მინარევების ცენტრებისგან, რაც საკმაოდ რთული ამოცანაა. მეორე პირობა - რადიაციის გათავისუფლება გარედან - ასევე რთული ამოცანაა. ფაქტია, რომ ნახევარგამტარებში სინათლის გარდატეხის ინდექსი მაღალია, მაგალითად, გალიუმის არსენიდი; ნ=3.45. ამრიგად, ნახევარგამტარებში მთლიანი შიდა ასახვის კუთხე ძალიან მცირეა, . გამოსხივებული გამოსხივების მხოლოდ »2% ეცემა ნახევარგამტარის ბრტყელ ზედაპირს ნაკლები კუთხით. ბადრე განიცადა მხოლოდ ნაწილობრივი ასახვა გამტარ-ჰაერის ინტერფეისიდან.

LED-ების საშუალო ემისიის სიმძლავრე უწყვეტ რეჟიმში არის 3¸5 მვტ. მისი გაზრდა გახურების გამო წინა დენის გაზრდით შეუძლებელია პ-ნ– გადასვლა, რომელიც მკვეთრად ამცირებს შიდა ეფექტურობას.

LED-ები ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ელექტრონიკა. ისინი ქმნიან ფოტოდეტექტორებთან ერთად ოპტოკუპლერის წყვილი, გამოიყენება ოპტოკუპლერის ლოგიკურ ელემენტებში სიგნალების გამოყოფისა და გაძლიერებისათვის. LED-ების მოქმედება აღწევს »10 -9 წმ. LED-ები ასევე გამოიყენება როგორც მცირე ზომის განათების ინდიკატორი. ნახევარგამტარების არჩევით სხვადასხვა ზოლის უფსკრულით, შესაძლებელია LED-ების დამზადება სხვადასხვა ემისიის ფერებით.

10. ნახევარგამტარული ლაზერები. ამჟამად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ნახევარგამტარული საინექციო ლაზერები, რომლებიც დაფუძნებულია გალიუმის არსენიდზე, GaAs-ზე. მათში დონის პოპულაციის ინვერსია მიიღწევა უმრავლესობის მატარებლების ინექციით პ-ნ- გარდამავალი.

ნახაზი 127-ა გვიჩვენებს წონასწორობას პ-ნ- გადასვლა ნახევარგამტარის ორ გადაგვარებულ რეგიონს შორის. ენერგეტიკული დონის დამთხვევის მქონე რეგიონებს დეგენერატი ეწოდება. შედეგად, ორი ან მეტი ელექტრონი შეიძლება შეესაბამებოდეს ერთ ენერგეტიკულ მნიშვნელობას. ფერმის დონე ე F in გვ- რეგიონი მდებარეობს ვალენტობის ზოლის ზედა ნაწილში ედა შიგნით ნ– რეგიონები – გამტარებლობის ზოლის ფსკერზე ზემოთ ე n შედეგად, სავალენტო ზოლის ჭერი ივსება ნახვრეტებით გვ- რეგიონი და გამტარობის ზოლის ქვედა ნაწილი ნ– არეები – ელექტრონები (სურ. 127-გ).

თუ ამას პ-ნ- შეაერთეთ პირდაპირი ძაბვა ჯ(მდე გვ– „პლუს“ ტერიტორიები, მდე ნ– „მინუს“ ფართობი), მკვეთრად ამცირებს პოტენციურ ბარიერს, შემდეგ მასში ჩნდება არე აზონების ინვერსიული შევსებით (სურ. 127-ბ). ვალენტურობის ზოლის ხვრელებით გაჯერებული ჭერის ზემოთ არის გამტარობის ზოლის ქვედა ნაწილი, რომელიც სავსეა ელექტრონებით. სპონტანური ელექტრონ-ხვრელების წყვილების რადიაციული რეკომბინაციაიწვევს ამ პირობებში სტიმულირებული ემისია.

ნახევარგამტარული ლაზერული მოწყობილობის დიაგრამა ნაჩვენებია 128-ზე მარცხნივ. მონოკრისტალით პ-ნ– გარდამავალს აქვს პირამიდის ფორმა. მისი ორი საპირისპირო სახე დამზადებულია ერთმანეთის მკაცრად პარალელურად და სიბრტყის პერპენდიკულარულად პ-ნ- გარდამავალი. ეს სახეები მოქმედებს როგორც ოპტიკური რეზონატორი, რაც იწვევს თვითმფრინავში სტიმულირებული ემისიის გამოჩენას პ-ნ– გარდამავალი, ბევრჯერ გაიარე. დანარჩენი ორი სახე რჩება უხეშად დამუშავებული და გაუმჭვირვალე სინათლის მიმართ.

ბროლის სახეებიდან სინათლის არეკვლის კოეფიციენტი ზე ნ= 3,45 არის 30-დან 35%-მდე დაცემის კუთხით ნორმასთან ახლოს. გარდა ამისა, სინათლის ტალღა, რომელიც ვრცელდება გასწვრივ პ-ნ- გარდამავალი, შეიწოვება დიოდის პასიური რეგიონებით. ამიტომ, იმისათვის, რომ წარმოქმნა მოხდეს, აუცილებელია შეიქმნას ზონის პოპულაციის ინვერსია, რომელიც დაფარავს ყველა სინათლის დანაკარგს.

მიმდინარე მედრო, როდესაც ეს მდგომარეობა დაკმაყოფილებულია და წარმოიქმნება, ეწოდება ბარიერი. ზღვრულ დენამდე ლაზერი მუშაობს შემდეგნაირად: ჩვეულებრივი LED. ის ასხივებს სპონტანურ გამოსხივებას ერთიანი სიმკვრივით ყველა მიმართულებით. აქედან გამომდინარე, LED-დან გამომავალი შუქის დაახლოებით 2% გამოწვეულია რადიაციული რეკომბინაციის გამო.

ლაზირების რეჟიმზე გადასვლისას, თითქმის მთელი გამოსხივება კონცენტრირებულია თვითმფრინავში პ-ნ– გარდამავალი, ბროლის ოპტიკური ფანჯრების პერპენდიკულარულად გავრცელება. იზრდება რადიაციული რეკომბინაციის ალბათობის თანაფარდობა არარადიაციული რეკომბინაციის ალბათობასთან. შედეგად, როცა მე > მემას შემდეგ მკვეთრი ზრდაა მანათობელი ნაკადი ფ(სურ. 128 მარჯვნივ).

ნახევარგამტარული ლაზერების მნიშვნელოვანი მინუსი არის მათი პარამეტრების ძლიერი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. მნიშვნელოვანი წინა დენის გამო, LED თბება, ზოლის სიგანე, როგორც წესი, მცირდება, ამიტომ მაქსიმალური გამოსხივება გადადის გრძელი ტალღებისკენ. ეს აუარესებს ოპტიკურ რეზონანსულ პირობებს.

უფრო მეტიც, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ბარიერის დენი სწრაფად იზრდება მეფორებს, ვინაიდან მუდმივი ინექციის დენის დროს დენის მატარებლების ენერგიის განაწილება ტემპერატურის მატებასთან ერთად უფრო დიფუზური ხდება. ენერგეტიკული მდგომარეობების შევსება ელექტრონებითა და ხვრელებით ხდება უფრო თავისუფალი. შედეგად, რადიაციის სიმძლავრე მცირდება ლაზერის ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ამიტომ, სითბოს მოცილების პრობლემა პ-ნ- ნახევარგამტარული ლაზერებისთვის გადასვლები უმნიშვნელოვანესია.

11. მიკროელექტრონიკა.ნახევარგამტარული მოწყობილობების - დიოდების, ტრანზისტორების და ა.შ. ტექნოლოგიის განვითარება არა მხოლოდ მათი გაუმჯობესების მიმართულებით წავიდა. ფუნქციური მახასიათებლები, არამედ მათი ზომის შემცირების მიმართულებით. შესაძლებელი გახდა ჯერ ათობით, შემდეგ კი ასობით და ათასობით ნახევარგამტარული მოწყობილობის განთავსება ერთ ჩიპზე. ამავდროულად, ასეთ ბლოკებში ფორმირების ტექნოლოგია და კლასიკური ელემენტები- კონდენსატორები, რეზისტორები, ინდუქტორები. შედეგად, მეოცე საუკუნის 60-იანი წლების ბოლოს. ჩნდება მიკროელექტრონიკა.

მიკროელექტრონიკის ძირითადი პრაქტიკული პროდუქტებია ინტეგრირებული სქემები(IS), რომლებიც ემსახურებიან კომპიუტერების ელემენტებს, ავტომატიზაციის კონტროლისა და საკომუნიკაციო ინსტრუმენტებს. ყველა მოწყობილობა და მათ შორის საკომუნიკაციო ხაზი იქმნება ერთში ტექნოლოგიური პროცესისაერთო სუბსტრატზე. ინტეგრირებული სქემების განზოგადებული მახასიათებლისთვის გამოიყენება სამი რაოდენობა. ინტეგრაციის ხარისხი ნმიკროსქემის ელემენტების რაოდენობის ტოლია. ზე ნ < 10 схема называется малой интегральной схемой (МИС), при 10 ≤ ნ < 100 – средней (СИС), при 100 ≤ ნ < 1000 – большой (БИС) и при ნ> 1000 – ზედმეტად დიდი (VLSI). ინტეგრაციის ხარისხი ნმუდმივად იზრდება და ამჟამად უახლოვდება 10 8 . მეორე მნიშვნელობა არის s საშუალო ხაზოვანი ზომებიმიკროსქემის ელემენტები - ამჟამად შეადგენს დაახლოებით 0,1 მიკრონს და მიდრეკილია შემდგომი შემცირებისკენ. მესამე მნიშვნელობა არის p ოპერაციული სიხშირეები პულსის სქემები. ისინი რამდენიმე მილიარდ ჰერცს შეადგენს.

ინტეგრირებული ელექტრონული სქემები შემუშავებულია და იწარმოება კომპიუტერის გამოყენებით. ზოგადად, თანამედროვე ინტეგრირებული სქემების წარმოების ტექნოლოგია საკმაოდ რთული და ძვირია, რაც მოითხოვს მაღალი წარმოების კულტურას. IC-ების წარმოებაში გამოიყენება 3 ტექნოლოგია. IN ნახევარგამტარიკეთება აქტიური ელემენტები (p-n-გადასვლები) ერთი ბროლის მოცულობაში. IN ფილმიისინი ქმნიან პასიურ ელემენტებს - რეზისტორებს, კონდენსატორებს, ლითონის (Cr) და დიელექტრიკის (SiO 2) ფენების დეპონირებით ვაკუუმში არსებულ სუბსტრატზე. IN ჰიბრიდულიაერთიანებს ნახევარგამტარულ და ფირის ტექნოლოგიებს.

თავი 3. ატომის ბირთვის ფიზიკა