두 도체의 접촉에서는 어떤 일이 발생합니까? 다양한 유형의 전도성을 지닌 반도체의 접촉을 통한 전류. 트랜지스터. II. 새로운 자료를 학습

일반적으로 p-n 접합의 비대칭 정도는 다음과 같은 매개변수로 특징지어집니다. 분사 비율 . 주입 계수는 전체 전류에 대한 더 큰 전류 구성 요소의 비율과 같습니다. 경우에 n n >>p p주입 계수는 다음과 같습니다.

다음으로 소위 p-i-n 다이오드를 예로 들어 두꺼운 접합의 전류-전압 특성을 살펴보겠습니다. 이러한 다이오드의 구조는 두 개의 n형 및 p형 층으로 구성되며, 고유 전도성을 갖는 고저항층으로 분리됩니다. 디.이러한 다이오드에서는 p-n 접합 내부의 생성 및 재결합 과정을 더 이상 무시할 수 없습니다. 외부 전위차가 차단 방향으로 스위치 온되는 경우, 전하 캐리어는 ni /τ i 비율로 중간 i층에서 생성된다. 전압이 순방향으로 켜지면 이 층에서 주입된 캐리어의 재결합이 일어나고 두께 d의 중간층에서 캐리어의 생성 및 재결합과 관련된 전류 밀도는 다음과 같습니다.

여기서 τ i는 고유 캐리어의 수명입니다.

n i는 캐리어의 고유 농도입니다.

p-i-n 접합을 통해 흐르는 총 전류는 접합 내 생성과 재결합 및 생성-재결합 구성 요소를 고려하지 않고 계산된 전류의 합으로 간주할 수 있습니다.

결과 공식은 명확하게 정의된 i층의 경우뿐만 아니라 기존 p-n 접합 영역의 불순물 농도가 원활하게 변화하는 경우에도 유효합니다. 이 경우 매개변수의 역할은 다음과 같습니다. 디총 너비가 중요한 역할을합니다. r-p-이행. 공식(4.24)에는 주어진 p-n 전이가 얇은 범주에 속하는지 두꺼운 범주에 속하는지 여부를 결정하는 조건이 따릅니다. 괄호 안의 세 번째 항이 처음 두 항의 합보다 훨씬 작으면 전이가 얇은 것으로 간주될 수 있습니다. . 그렇지 않으면 케이스 р-n전환은 두꺼운 것으로 간주되어야 합니다.

고장 p-n이행. p-n 접합에서 역전압이 증가하면 샘플의 특정 전압 값 U에 도달하면 다이오드를 통과하는 전류가 급격히 증가하여 항복이 발생합니다. 볼륨 영역의 평균 전계 강도 충전 р-n전환은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

E=V/d= (q/2εε 0) 1/2 (UN D) 1/2 (4.25)

전기장 강도 E의 특정 값(각 특정 조건에 대해)에 도달하면 항복이 시작되므로 디(더 적은 엔디),샘플 전압 U가 높을수록 항복이 시작됩니다. 분명히 p-i-n 접합은 가장 큰 U 샘플을 갖습니다. 엔디베이스에서 가장 작고, 공간 전하 영역의 너비 디가장 큰.

이종접합.하나의 반도체 물질의 불순물 농도 변화에 의해 형성되는 p-n 접합(동종접합)과 달리, 이종접합(heterojunction)은 물리화학적 성질이 다른 반도체들이 형성하는 접합이다. 이종접합의 예로는 게르마늄-실리콘, 게르마늄-갈륨비소, 갈륨비소-갈륨인 전이 등이 있습니다. 결정 격자의 경계면에서 결함 수가 최소인 이종접합을 얻으려면 하나의 반도체는 최소한의 방해로 다른 반도체의 결정 격자를 통과해야 합니다. 이와 관련하여 이종접합을 만드는 데 사용되는 반도체는 격자 상수가 유사하고 결정 구조가 동일해야 합니다. 현재 가장 실용적인 관심은 서로 다른 밴드 갭을 갖는 반도체에 의해 형성된 이종접합이며, p형과 n형 반도체 사이의 이종접합뿐만 아니라 한 가지 유형의 전도성을 갖는 반도체 사이의 이종접합(n-n 또는 p는 반도체 장치에 대한 흥미로운 특성을 가짐)입니다. 아르 자형.

넓은 밴드갭을 갖는 n형 반도체와 좁은 밴드갭을 갖는 p형 반도체 사이의 이종 접합의 에너지 다이어그램을 고려해 보겠습니다(그림 4.4). 진공 속에 위치한 전자의 에너지를 기준점(0)으로 삼는다. 크기 χ V 이 경우는 전자의 실제 일함수이다. 반도체에서 진공까지. 열역학적 일함수는 다음과 같이 지정됩니다. ㅏ.

두 반도체 사이에 접촉이 이루어지면 페르미 준위가 같아집니다. 이종 접합과 에너지의 차이점 p-n 다이어그램전이는 전도대(Δ)에 불연속성이 존재하는 것으로 구성됩니다. E C) 그리고 가전자대에서 (Δ 이브).구역에서. 전도성, 갭의 크기는 p 및 n 반도체의 전자의 실제 일함수 차이에 의해 결정됩니다.

ΔE C = χ 2 – χ 1 (4.26)

가전자대에서는 에너지 값에도 불평등이 있습니다. E V .

그러므로 전자와 정공에 대한 전위 장벽은 다를 것입니다. 전도대에 있는 전자에 대한 전위 장벽은 가전자대에 있는 정공에 대한 전위 장벽보다 작습니다. 순방향으로 전압을 가하면 전자의 전위 장벽이 감소하고 전자는 N-반도체가 주입됩니다. 아르 자형-반도체. 구멍에 대한 잠재적 장벽 아르 자형- 면적도 감소하지만 구멍을 주입할 수 있을 만큼 충분히 큰 상태로 유지됩니다. 아르 자형-지역 N- 사실상 존재하지 않는 지역이었습니다. 이 경우 주입계수(γ)는 1과 같을 수 있다.

쌀. 4.4. 두 반도체의 에너지 다이어그램 아르 자형-밴드 갭이 다른 n형(a) 및 р–n이종접합(b)

성취를 위해 최고의 매개변수장치에서는 이 값이 최대값이어야 합니다. 동종접합에서 이는 p-영역에 비해 n-영역에 불순물을 더 강하게 도핑함으로써 달성됩니다. 그러나 이 경로를 끝없이 따라갈 수는 없습니다. 왜냐하면 반도체 내 불순물의 용해도에는 한계가 있고, 다른 한편으로는 반도체가 고농도로 도핑되면 다양한 결함이 유입되기 때문입니다. 불순물과 동시에 악화됩니다. p-n 매개변수이행. 이러한 방향에서는 이종접합의 사용이 유망합니다.

같은 양의 불순물을 함유한 반도체로 이종 접합이 형성되는 경우 (p p =p피 ) 단순화를 위해 전하 캐리어의 유효 질량과 기타 매개변수가 동일하다고 가정하고 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

I p /I n =exp[-(E gn –E g피 )/kT](4.27)

예를 들어 n-실리콘, p-게르마늄을 사용하는 경우 E gn -E gp =0.4 eV. 왜냐하면 kT/q=0.025ㄴ, 그러면 1r / 1p = 전자 - 16 , 이는 실질적으로 0과 같습니다. 즉, 이종접합을 통과하는 전류는 이종접합에서 주입된 전자로만 구성됩니다. N-지역 아르 자형-지역. 동일한 조건의 동종접합에서 나는 r /나는 n=:1, 즉 전자와 정공의 전류가 동일합니다.

따라서 이종접합은 전하 캐리어의 거의 일방적인 주입을 허용합니다. 이종접합을 통해 전류가 증가하더라도 일방적 주입이 유지되는 반면, 동종접합에서는 중단된다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

반도체란 무엇이고 무엇과 함께 먹나요?

반도체- 없이는 상상할 수 없는 재료 현대 세계기술과 전자. 반도체특정 조건에서 금속과 비금속의 특성을 나타냅니다. 전기 저항률 측면에서 반도체는 우수한 도체와 유전체 사이의 중간 위치를 차지합니다. 반도체결정 격자의 불순물 원소(불순물 원소)의 존재와 이러한 원소의 농도, 온도 및 다양한 유형의 방사선에 대한 노출에 대한 특정 전도성의 강한 의존성에서 도체와 다릅니다.
반도체의 기본 성질- 온도가 증가함에 따라 전기 전도도가 증가합니다.
반도체는 밴드 갭이 수 전자 볼트(eV) 정도인 물질입니다. 예를 들어, 다이아몬드는 넓은 갭 반도체로 분류될 수 있고, 인듐 비소는 좁은 갭 반도체로 분류될 수 있습니다. 밴드 갭은 전도대의 하단과 가전자대의 상단 사이의 에너지 갭의 폭으로, 전자에 대해 허용되는 상태가 없습니다.
밴드갭의 값은 중요한 LED와 반도체 레이저에서 빛을 생성할 때 방출되는 광자의 에너지를 결정합니다.

반도체에는 여러 가지가 포함됩니다. 화학 원소: Si 실리콘, Ge 게르마늄, 비소, Se 셀레늄, Te 텔루륨 등뿐만 아니라 모든 종류의 합금 및 화합물(예: 요오드화 규소, 갈륨 비소, 수은 텔루라이트 등). 일반적으로 우리 주변의 거의 모든 무기 물질은 반도체입니다. 자연계에서 가장 흔한 반도체는 실리콘으로, 대략적인 추정에 따르면 지각의 거의 30%를 차지합니다.

원자가 포기하느냐에 따라 불순물 원소전자를 얻거나 포획하는 경우, 불순물 원자를 기증자 또는 수용체라고 합니다. 불순물 원소 원자의 공여체 및 수용체 특성은 결정 격자의 어느 원자가 대체되는지, 그리고 어느 결정 평면에 내장되어 있는지에 따라 달라집니다.
위에서 언급한 것처럼 반도체의 전도성은 온도에 크게 의존하며 온도가 절대 영도(-273°C)에 도달하면 반도체는 유전체의 특성을 갖게 됩니다.

반도체는 전도성의 종류에 따라 n형과 p형으로 구분됩니다.

n형 반도체

반도체는 전도성의 종류에 따라 n형과 p형으로 구분됩니다.

n형 반도체는 불순물의 성질을 갖고 있어 금속처럼 전류를 전도한다. n형 반도체를 만들기 위해 반도체에 첨가하는 불순물 원소를 도너 원소라고 합니다. "n형"이라는 용어는 "음성(negative)"이라는 단어에서 유래되었으며, 이는 자유 전자가 운반하는 음전하를 의미합니다.

전하 이동 과정의 이론은 다음과 같이 설명됩니다.

4가 Si 실리콘에는 불순물 원소인 5가 비소가 첨가됩니다. 상호 작용 중에 각 비소 원자는 실리콘 원자와 공유 결합을 맺습니다. 그러나 다섯 번째 자유 비소 원자는 포화 원자가 결합에 자리하지 않고 남아 있으며 원자에서 전자를 제거하는 데 더 적은 에너지가 필요한 먼 전자 궤도로 이동합니다. 전자는 떨어져 나와 자유로워져서 전하를 운반할 수 있게 됩니다. 따라서 전하 이동은 정공이 아닌 전자에 의해 이루어집니다. 즉, 이러한 유형의 반도체는 금속처럼 전류를 전도합니다.
안티몬 Sb는 또한 가장 중요한 반도체 중 하나인 게르마늄 Ge의 특성을 향상시킵니다.

p형 반도체

p형 반도체는 불순물 베이스 외에 정공의 전도성 특성이 특징입니다. 이때 첨가되는 불순물을 억셉터 불순물이라고 합니다.
"p형"은 "긍정적"이라는 단어에서 유래되었습니다. 양전하주요 통신사.
예를 들어, 반도체인 4가 Si 실리콘에는 소량의 3가 인듐 원자가 첨가됩니다. 우리의 경우, 인듐은 불순물 원소가 될 것이며, 그 원자는 인접한 3개의 실리콘 원자와 공유 결합을 형성합니다. 그러나 실리콘은 자유결합이 1개 있는 반면 인듐 원자는 원자가전자를 갖지 않기 때문에 인접한 실리콘 원자 사이의 공유결합에서 원자가전자를 포획하여 음전하를 띤 이온이 되어 이른바 정공을 형성하게 되고, 그에 따라 정공이 발생하게 됩니다. 이행.
동일한 방식에 따르면 In ndium은 Ge 게르마늄에 정공 전도성을 부여합니다.

반도체 소자 및 재료의 특성 조사, 도체와 반도체 사이의 접촉 특성 연구, 반도체 재료 제조 실험, O.V. Losev는 1920년대에 현대 LED의 프로토타입을 만들었습니다.

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반도체의 어떤 전류 캐리어가 다수이고 어느 것이 소수입니까?
불순물 전도성은 고유 전도성과 어떻게 다릅니까?

가장 흥미로운 현상은 n형 반도체와 p형 반도체가 접촉할 때 발생합니다. 이러한 현상은 대부분의 반도체 장치에 사용됩니다.

p-n-전환.

두 개의 동일한 반도체를 서로 다른 전도성 유형으로 접촉시키면 어떤 일이 일어날지 생각해 봅시다. 왼쪽은 n형 반도체이고 오른쪽은 p형 반도체입니다(그림 16.10).

전도성이 다른 두 반도체의 접촉을 호출합니다. p-n-또는 n-p 접합.

그림의 전자는 파란색 원, 구멍-회색으로 표시됩니다.

왼쪽에는 많은 자유전자가 있고 오른쪽에는 그 농도가 매우 낮습니다. 반대로 오른쪽에는 구멍, 즉 전자가 들어갈 수 있는 빈 공간이 많이 있습니다. 반도체가 접촉하자마자 전자는 n형 전도성 영역에서 p형 전도성 영역으로 확산되기 시작하고 이에 따라 정공은 반대 방향으로 전이됩니다. p형 반도체로 들어간 전자가 자유공간을 차지하면 전자와 정공이 재결합하는 과정이 일어나고, n형 반도체로 들어간 정공도 빈 공간을 차지하는 전자로 인해 사라진다. 따라서 전도성이 다른 반도체 사이의 인터페이스 근처에는 전류 캐리어가 고갈된 층이 나타납니다(접촉 층이라고 함). 이 층은 실제로 유전체이며 저항이 매우 높습니다. 이 경우, n형 반도체는 양으로 대전되고, p형 반도체는 음으로 대전된다. 강도 k의 고정 전기장이 접촉 영역에서 발생하여 전자와 정공의 추가 확산을 방지합니다.

접촉된 반도체의 총 저항은 l형 반도체, p-n 접합 및 p형 반도체의 저항의 합입니다. R = Rn + R pn + R p. n형 및 p형 전도성 영역의 저항은 작기 때문에(전자와 정공 등 많은 전하 캐리어가 있음) 총 저항은 주로 p-n 접합의 저항인 R ≒ R pn에 의해 결정됩니다.

pn 접합이 있는 반도체를 켜봅시다. 전기 회로 p형 반도체의 전위는 양수이고 n형 반도체의 전위는 음수입니다(그림 16.11). 이 경우 외부 전계 강도는 접촉층 강도와 반대 방향으로 향하게 됩니다.

총 장력 모듈 E = E ~ - E ext. 전류 캐리어를 보유하는 필드가 약해지기 때문에 전자는 이미 이를 극복할 만큼 충분한 에너지를 보유하고 있습니다.

전류는 접합을 통해 흐르고 다수 캐리어에 의해 생성됩니다. 전자는 n형 전도성이 있는 영역에서 p형 전도성이 있는 영역으로 이동하고 정공은 p형 전도성이 있는 영역에서 영역으로 이동합니다. n형으로. 이 경우 pn접합을 이라고 한다. 직접.

전류는 회로 전체에 걸쳐 흐릅니다. 즉, 양극 접점에서 p형 영역을 거쳐 p-n 접합까지, 그런 다음 n형 영역을 통해 음극 접점까지 흐릅니다(그림 16.12). 전체 시료의 전도도는 높고 저항은 낮습니다. 접점에 가해지는 전압이 클수록 전류도 커집니다.

전위차에 대한 전류의 의존성(직접 접합의 전류-전압 특성)은 그림 (16.13)에 실선으로 표시되어 있습니다.

인가 전압이 변경되면 전류가 급격히 증가합니다. 따라서 전압이 0.25V 증가하면 전류 세기가 20,000배 증가할 수 있습니다.

직접 접합에서는 차단층의 저항이 작고, 인가되는 전압에 따라서도 달라지며, 전압이 높을수록 저항은 감소합니다.

이제 배터리 연결의 극성을 변경해 보겠습니다. 이 경우 외부 및 접촉 필드의 강도는 동일한 방향으로 향하고 (그림 16.14) 총 강도 모듈 E = E ~ - E ext. 외부 장은 접촉층에서 전자와 정공을 끌어당겨 접촉층을 팽창시킵니다. 이와 관련하여 전자는 더 이상 이 층을 극복할 만큼 충분한 에너지를 갖지 않습니다. 이제 접촉을 통한 전환은 소수 캐리어에 의해 수행되며 그 수가 적습니다.

접촉층의 저항은 매우 높습니다. pn 접합에는 전류가 흐르지 않습니다. 소위 배리어층이 형성된다. 이 전환을 뒤집다.

역전이의 전류-전압 특성은 그림 16.13에 점선으로 표시되어 있습니다.

pn 접합은 전류에 대해 비대칭인 것으로 나타납니다. 순방향에서 접합 저항은 역방향보다 훨씬 작습니다. 따라서 pn 접합을 사용하여 전류를 정류할 수 있습니다.

p-n 접합을 포함하고 한 방향으로 전류를 흐르게 하고 반대 방향으로는 흐르지 않는 장치를 소자라고 합니다. 반도체 다이오드.

반도체 다이오드의 접점에 교류 전압이 가해지면 회로를 통과하는 전류는 한 방향으로만 흐릅니다.

반도체 다이오드는 게르마늄, 실리콘, 셀레늄 및 기타 물질로 만들어집니다.

n형 전도성을 갖는 게르마늄에 도너 불순물을 약간 첨가하여 pn 접합을 만드는 방법을 생각해 보겠습니다. 이러한 전이는 전도성이 다른 두 개의 반도체를 기계적으로 연결함으로써 얻을 수 없습니다. 왜냐하면 이로 인해 반도체 사이에 너무 큰 간격이 생기기 때문입니다. p-n 접합의 두께는 원자간 거리보다 크지 않아야 하므로 인듐이 샘플 표면 중 하나로 녹아내립니다. 반도체 다이오드를 만들기 위해 인듐 원자를 포함하는 p-도핑된 반도체를 가열하여 높은 온도. n형 불순물(예: 비소) 증기가 결정 표면에 증착됩니다. 확산으로 인해 결정에 도입되고 p형 전도성을 갖는 결정 표면에 전자형 전도성을 갖는 영역이 형성됩니다(그림 16.15).

공기와 빛의 유해한 영향을 방지하기 위해 게르마늄 크리스탈은 밀봉된 금속 케이스에 담겨 있습니다.

반도체 다이오드는 저주파 신호를 분리하고 신호를 보호하기 위해 수신기 감지기에 사용됩니다. 잘못된 연결회로에 대한 소스입니다.

신호등은 특수 반도체 다이오드를 사용합니다. 이러한 다이오드를 직접 연결하면 전자와 정공의 활성 재결합이 발생합니다. 이 경우 에너지는 빛 복사의 형태로 방출됩니다.

다이오드의 개략도가 그림 16.16에 나와 있습니다. 반도체 정류기는 신뢰성이 높고 수명이 길다. 그러나 제한된 온도 범위(-70 ~ 125°C)에서만 작동할 수 있습니다.

트랜지스터.

불순물 유형의 전도성을 갖는 반도체의 또 다른 응용 분야는 트랜지스터(전기 신호를 증폭하는 데 사용되는 장치)입니다.

도너 및 억셉터 불순물이 도입된 게르마늄 또는 실리콘으로 만들어진 트랜지스터 유형 중 하나를 고려해 보겠습니다. 불순물의 분포는 매우 얇은(수 마이크로미터 두께) n형 반도체 층이 두 p형 반도체 층 사이에 생성되는 것과 같습니다(그림 16.17). 이 얇은 층을 기초또는 베이스.

두 개의 p-n 접합이 결정에 형성되며 직접적인 방향은 반대입니다. 서로 다른 전도성 유형을 갖는 영역의 3개 단자를 사용하면 그림 16.17에 표시된 회로에 트랜지스터를 포함할 수 있습니다. 이 회로에서 배터리 B1이 연결되면 왼쪽 p-n 접합은 다음과 같습니다. 직접. p형 전도성을 갖는 왼손형 반도체라고 합니다. 이미 터. 오른쪽 pn 접합이 없다면 소스(배터리 B1 및 AC 전압 소스)의 전압과 낮은 저항을 포함한 회로의 저항에 따라 이미터-베이스 회로에 전류가 있을 것입니다. 직접 이미터-베이스 접합.

배터리 B2는 회로의 오른쪽 n-p 접합(그림 16.17 참조)이 다음과 같이 연결됩니다. 뒤집다. p형 전도성을 갖는 올바른 영역을 수집기. 왼쪽 pn 접합이 없다면 역접합의 저항이 매우 높기 때문에 컬렉터 회로의 전류는 0에 가까울 것입니다. 왼쪽 p-n 접합에 전류가 존재하면 컬렉터 회로에 전류가 나타나고 컬렉터의 전류 세기는 이미터의 전류 세기보다 약간 작습니다. (이미터에 음의 전압이 가해지면 왼쪽 p-n 접합이 반전되어 이미터 회로나 컬렉터 회로에 전류가 거의 흐르지 않게 됩니다.)

이는 다음과 같이 설명됩니다. 이미터와 베이스 사이에 전압이 생성되면 p형 반도체의 다수 캐리어(정공)가 베이스 안으로 침투합니다. 비주요 언론. 베이스의 두께가 매우 작고 그 안의 주 캐리어(전자)의 수가 적기 때문에 베이스에 들어가는 정공은 베이스의 전자와 거의 결합(재결합하지 않음)하여 컬렉터로 침투합니다. 확산에. 오른쪽 pn 접합은 베이스의 주요 전하 캐리어인 전자에 대해서는 닫혀 있지만 정공에는 닫혀 있지 않습니다. 매니폴드의 구멍이 제거됩니다. 전기장그리고 회로를 닫으세요. 수평면(그림 16.17 참조)의 베이스 단면적이 수직면의 단면적보다 훨씬 작기 때문에 베이스에서 이미터 회로로 분기되는 전류의 강도는 매우 작습니다. .

컬렉터 전류는 이미터 전류와 거의 동일하며 이미터를 통과하는 전류에 따라 달라집니다. 저항 R의 저항은 컬렉터의 전류에 거의 영향을 미치지 않으며 이 저항은 상당히 커질 수 있습니다. 회로에 연결된 교류 전압원을 사용하여 이미터 전류를 제어함으로써 저항 R에 걸리는 전압의 동기 변화를 얻습니다.

저항 저항이 크면 저항 저항의 전압 변화가 이미터 회로의 신호 전압 변화보다 수만 배 더 커질 수 있습니다. 이는 긴장감이 높아진다는 뜻이다. 따라서 부하 R에서는 이미 터 회로에 들어가는 전력보다 몇 배 더 큰 전력을 갖는 전기 신호를 얻을 수 있습니다.

트랜지스터의 응용.

현대 전자 장치는 엄청난 수의 트랜지스터를 포함하는 마이크로 회로와 마이크로 프로세서를 기반으로 합니다.

최초의 집적 회로는 1964년에 판매되었습니다. 여기에는 6개의 요소, 즉 4개의 트랜지스터와 2개의 저항기가 포함되었습니다. 현대의 마이크로회로에는 수백만 개의 트랜지스터가 포함되어 있습니다.

칩과 마이크로프로세서로 구성된 컴퓨터는 실제로 우리 주변의 세상을 변화시켰습니다. 현재 컴퓨터가 활동적인 인간 보조자 역할을 하지 않는 인간 활동 영역은 단 하나도 없습니다. 예를 들어, 우주 연구또는 첨단 산업은 인공 지능에 해당하는 조직 수준의 마이크로 프로세서를 운영합니다.

트랜지스터(그림 16.18, 16 19)는 현대 기술에서 매우 널리 보급되었습니다. 그들은 과학, 산업 및 가정용 장비의 전기 회로에서 진공관을 교체했습니다. 이러한 장치를 사용하는 휴대용 라디오를 일반적으로 트랜지스터라고 합니다. 전자관에 비해 트랜지스터(및 반도체 다이오드)의 장점은 무엇보다도 상당한 전력을 소비하고 예열하는 데 시간이 걸리는 가열된 음극이 없다는 것입니다. 또한 이러한 장치는 진공관보다 크기와 무게가 수십, 수백 배 더 작습니다.

1. 영수증 p-n이행. 20세기 후반에는 고체전자공학이 집중적으로 발전했다. 부피가 큰 진공관은 소형 반도체 소자로 대체됐다. 반도체소자의 주요소자는 p-n – 전환독특한 속성을 가지고 있습니다. 그는 얇은 층두 개의 불순물 반도체 사이의 경계에서.

얻다 피-N– 두 반도체의 직접적인 접촉에 의한 전이는 거의 불가능합니다. 아무리 표면을 깨끗하게 닦아도 반도체의 특성을 악화시키는 불순물과 오염물질이 많이 함유되어 있습니다. 따라서 특정 유형의 전도성을 갖는 동일한 결정에 반대 불순물을 도입함으로써 문제가 해결됩니다.

예를 들어 게르마늄 결정에 Ge 전도성을 생성하는 도너 불순물을 포함하는 4가 게르마늄 단결정으로 N- 예를 들어, 3가 인듐 In 조각이 약 1000°C 온도의 진공에서 녹습니다. 인듐 원자는 특정 깊이까지 게르마늄으로 확산됩니다. 인듐 원자가 침투하는 결정 영역에서는 전도성이 정공( 피- 일종의). 이 지역의 경계에서 발생합니다. 피-N- 이행. 결정 속으로 더 깊이 들어갈수록 인듐 농도는 점차 감소합니다. 인듐 수용체 불순물의 농도가 단결정 내의 도너 불순물 농도와 동일한 층은 실제로는 피-N- 이행. 이러한 전환을 매끄러운. 날카로운 p-n 접합예를 들어 결정 위에 반도체를 증착하여 얻습니다. N– 종류, 반도체 피– 기체상 유형. 이렇게 하려면 1200o의 온도에서 크리스탈을 통과시키십시오. 와 함께반도체와 같은 가스 혼합물 올바른 유형전도도.

2. 평형 상태 p-n- 이행. 형성 직후에 정신적으로 가정하자 피-그리고 N-영역을 분리하여 한 영역에서 다른 영역으로 요금이 흐르는 것을 방지했습니다. 그림 117에 표시된 상황이 발생합니다. 두 영역 모두 전기적으로 중성이며 0 레벨이 일치합니다. 페르미 준위 피– 불순물 수준 이상의 영역 및 N– 지역 – 아래. 일반적으로 페르미 준위는 일치하지 않습니다. N– 지역의 페르미 레벨이 더 높습니다.

그러나 실제로는 교육을 받은 후에 피-N– 층, 한 영역에서 다른 영역으로 주 캐리어의 확산이 시작됩니다. 을 위한 N– 주요 운반체가 전자인 영역 피– 영역 – 구멍. 다수 운반체는 거의 전적으로 도너 및 수용체 불순물의 이온화로 인해 발생합니다. 온도에서 티 3 250K에서는 이러한 불순물이 거의 완전히 이온화됩니다. 따라서 전자 농도는 N– 영역은 공여체 원자의 농도와 동일하며 정공의 농도는 피– 지역 – 수용체 원자의 농도.

소수 캐리어의 농도는 두 영역 모두에서 주요 캐리어의 농도보다 약 10 6 배 적습니다(). 그 결과, 전도 전자의 확산 흐름이 피-지역 아르 자형- 지역 및 구멍 피–지역 N-지역. 전자가 움직이고 있다 피-영역, 구멍이 있는 인터페이스 근처에서 재결합하고 구멍이 있음 N– 영역은 전도 전자와 재결합합니다. 그러므로 접촉층에서는 N– 해당 영역에는 실질적으로 자유 전자가 남아 있지 않으며 이온화된 공여체의 고정 양전하.

접촉층에서는 피– 해당 지역에 구멍이 거의 남지 않으며, 이온화된 수용체의 음전하. 이러한 고정 전하는 p-n- 이행 전기장에 접촉전위차가 있는 제이실제로는 한계를 넘어서지 않습니다.

이 상황은 그림 118에 나타나 있으며 접촉 영역의 공간 전하가 상단에 표시되고 에너지 영역이 하단에 표시됩니다. 왜냐하면 피– 해당 영역이 음전하로 충전되고 그 안에 있는 전자의 에너지가 증가합니다. 결과적으로 에너지 다이어그램은 다음과 같습니다. 피– 면적이 증가합니다. N- 지역은 생략됩니다. 안에 p-n층은 서로 다른 영역의 페르미 준위가 일치하도록 기울어져 있습니다.

소수 캐리어(전자로부터 피-지역 또는 구멍 N-area), 접촉 필드가 이를 선택하여 이 레이어를 통해 전달합니다. 결과적으로 파업을 하는 모든 비주요 통신업체는 p-n- 전환, 통과합니다.

반대로, 다수의 전류 캐리어(전자로부터의 N-지역 또는 구멍 피-지역)은 축을 따라 움직이는 운동 에너지가 있는 경우에만 공간 전하 층을 통해 날아갈 수 있습니다. 엑스접촉 전위차를 극복하기에 충분합니다. 즉, | 에제|. 따라서 영역의 경계에 공간 전하가 형성되자마자 이 경계를 통과하는 다수 캐리어의 흐름이 감소합니다. 다수 캐리어의 흐름이 소수 캐리어의 흐름과 같을 때 동적 평형이 이루어집니다.

3. 직접 연결 p-n– 전기 회로로의 전환. 에 연결하자 p-n– 전이 전류 소스, 연결 피– "플러스" 영역 및 N–areas – "마이너스"(위의 그림 119). 우리는 전류원이 저항 버스에 전압을 생성할 수 있다고 믿습니다. 제이 0 . 전류원에 의해 생성된 추가 전계로 인해 다수 캐리어가 공간 전하 영역으로 유입됩니다. p-n- 이행. 안에 피– 저항 버스에서 다음 방향으로의 영역 p-n– 구멍이 전환을 통해 이동하고 있습니다. 그들은 수용체 불순물의 음이온 전자와 재결합합니다. 안에 N–쪽으로 지역 p-n– 전도 전자는 전이를 통해 이동하고 도너 불순물의 양이온과 재결합합니다.

결과적으로 볼륨 충전은 p-n– 평형 상태에 비해 전이가 감소합니다. 전위장벽의 높이도 작아진다. 이 과정은 접촉 전위차가 다음과 같을 때까지 계속됩니다. p-n– 전환은 값으로 감소하지 않습니다 제이에게 - 제이 0 .

아래 그림 119에서 이 상황에너지 밴드 다이어그램에 표시됩니다. 점선은 평형 상태에 해당합니다. p-n- 이행.

반도체 전도대의 전자는 전도대의 바닥을 따라 미끄러지는 무거운 물체처럼 행동합니다. 전위 장벽의 높이를 줄이면 전자의 비율이 급격히 증가합니다. N– 전위 장벽을 향한 이동 방향의 운동 에너지가 이 장벽을 극복하기에 충분한 영역.

원자가대의 구멍은 얼음 아래의 기포처럼 행동합니다. 장벽의 높이가 작을수록 장벽 아래로 "잠수"할 수 있는 구멍의 비율이 커집니다(아래 그림 119에서 왼쪽에서 오른쪽으로). 결과적으로 전위 장벽의 높이가 감소함에 따라 확산 유속이 p-n– 전도 전자의 전이 N– 영역 및 구멍 피-지역 주요 캐리어 전류 나 dp는 평형 값과 비교하여 몇 배나 커집니다.

4. 역방향 스위칭 p-n –이행위의 그림 120에 나와 있습니다. 전류 소스의 "플러스"는 옴 버스에 연결됩니다 N-영역, "마이너스"는 옴 버스에 연결됩니다 피-지역 전류원의 전기장에서 발생하는 주 캐리어의 드리프트는 다음과 같습니다. p-n– 저항 버스로 전환. 이 경우, 이온화된 공여체와 수용체의 새로운 층이 노출되어 부피 결합 전하 영역이 증가합니다.

전자와 정공이 저항 접촉으로의 흐름은 외부 EMF 소스에 의해 생성된 전하를 거의 완전히 보상할 때까지 발생합니다. 이후 모든 인가전압은 제이 0이 넘어지다 p-n– 저항이 몇 배나 되는 접합부 더 많은 저항 피-그리고 N-지역. 잠재적 장벽 p-n– 전환이 거의 값으로 증가합니다. 이자형(제이케이 + 제이 0). 이는 주 캐리어 전류를 획기적으로 감소시킵니다. 나기본적으로 균형 값보다 작게 만듭니다. 소수 캐리어 전류 나 neosn은 농도에만 의존하므로 크게 변하지 않습니다. 명확하게 나타납니다(아래 그림 120).

그래서, p-n– 전환은 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 비선형 도체, 저항은인가 전압의 부호에만 의존합니다. 단방향 전도 p-n– 전환은 다음에서만 사용되는 것이 아닙니다. 반도체 다이오드. 속성 p-n– 전환이 매우 효과적이어서 이를 기반으로 시리즈를 만드는 것이 가능해졌습니다. 전자 반도체 장치, 다이오드 외에도 다음이 포함됩니다. 트랜지스터, 사이리스터등등. 20세기 후반에는 빠른 통과튜브에서 고체 전자 장치까지.

5. 반도체 다이오드– 비선형 도체. 이들 두 전극을 양극(+)과 음극(()이라고 합니다. - ). 다이오드는 급격한 비대칭 전류-전압 특성을 가지고 있습니다(그림 121). 이를 통해 교류 정류에 사용할 수 있습니다.

교류 정현파 전압이 변압기의 1차 권선에 적용되면 2차 권선에서는 저항 저항에 닫힙니다. 아르 자형, 동일한 주파수의 정현파 교류 전류가 흐르고, , 어디 제이 0 – 위상 변이(그림 122-a). 틈에 있으면 2차 회로반도체 다이오드를 켠 다음 저항을 통해 아르 자형해당 기간의 절반 동안 맥동 단방향 전류가 흐릅니다. 결과는 계획이다 반파 정류기(그림 122-b).

을 위한 전파 정류최소한 두 개의 다이오드와 변압기의 2차 권선 중간 지점의 출력이 필요합니다(그림 122-c). 회로에 따라 4개의 다이오드를 연결하여 정류기 브리지, 중간점 없이도 할 수 있습니다(그림 122-d).

6. 트랜지스터. 사용하여 p-n– 전이를 직선화할 수 있을 뿐만 아니라 전류를 증폭시킬 수도 있습니다. 이 목적을 위해 그들은 봉사한다 트랜지스터– 3개의 전극을 갖는 반도체 장치( 이미터, 컬렉터, 베이스). 회로에 따른 연결 예를 사용하여 트랜지스터의 작동 원리를 고려해 봅시다. 공통 기반(그림 123).

사진 속 왼쪽 p-n– 전환 1은 순방향으로 작동합니다. 오른쪽 p-n– 전환 2는 잠금 방향으로 작동합니다. 트랜지션 1과 2 사이의 트랜지스터 거리(베이스 폭)는 수십 미크론을 초과하지 않습니다. 베이스 컬렉터 회로의 전류는 소수 캐리어에 의해 결정되며 이러한 캐리어의 농도에 따라 크게 달라집니다. 안에 N– 소수 캐리어 영역은 구멍입니다.

이미터-베이스 회로에 전류가 흐르면, 피-주요 캐리어인 지역은 전환 1을 통해 기본 지역으로 대량 이동합니다. 그 결과 정공이 집중된다. N– 기본 면적이 급격히 증가합니다. 그런 일이 일어나고 있다고 하더군요 주입구멍. 왜냐하면 베이스 폭이 매우 작기 때문에 접합 1을 통해 확산되는 많은 수의 정공이 접합 2에 도달합니다. N– 전이 2 근처의 영역이 크게 증가하므로 컬렉터 회로의 전류가 증가합니다.

전압 유 2 컬렉터 회로에 훨씬 더 많은 전압이 있습니다 유이미터 회로에 1개 유 2 >>유 1 . 그러므로 저항에 눈에 띄는 아르 자형전력은 이미 터 회로에서 소비되는 전력보다 큰 것으로 나타났습니다. 현대 트랜지스터의 전력 이득은 수만 배에서 수만 배에 이릅니다.

7. 열전 제벡 및 펠티에 효과금속보다 반도체에서 훨씬 더 강하게 발현됩니다(§14 참조). 특히 접점이 다양한 유형의 전도성을 갖는 반도체를 형성하는 경우. 반도체의 차동 열기전력은 금속보다 약 1000배 더 큽니다. 이를 통해 반도체를 만들 수 있다. 열전 발전기 및 냉장고.

열전 발전기 이론은 20세기 초 Abram Ioffe에 의해 개발되었습니다. 소련 최초의 열 발생기는 대혁명 초기에 건설되었습니다. 애국 전쟁당파 단위의 라디오 방송국에 전력을 공급하는 데 사용되었습니다. 70년대 중반에는 기상 관측소와 우주선의 장비에 전력을 공급하기 위해 150~200W의 전력을 가진 열 발생기가 나타났습니다. 그 에너지원은 세륨 144 Ce의 방사성 동위원소였습니다.

현재까지 달성한 ​​열전발전기의 최대 효율은 15%이며, 20%를 넘을 가능성은 낮다. 반도체 열전 발전기는 가격이 비싸기 때문에 높은 전기 전도성과 낮은 열 전도성을 결합한 값싼 재료가 만들어지지 않는 한 이를 기반으로 한 전기 에너지의 산업적 생산은 가까운 미래에 불가능합니다.

펠티에 효과를 기반으로 제작된 반도체 냉장고는 무선 전자 회로의 요소를 냉각하는 데 가장 자주 사용됩니다.

8. 광전지 효과. 조명을 받을 때 p-n– 전자-정공 쌍을 생성할 수 있는 빛이 있는 전이 및 인접 영역을 통해 p-n- 전이는 충전 전류가 평형 상태와 비교하여 상태를 변경할 때 발생합니다.

에 말해 보자 피– 위의 그림 124에 표시된 것처럼 빛이 떨어지는 영역. 광자가 흡수되려면 pn 접합 근처, 두께 아르 자형– 면적은 작아야 하며 1~2 µm를 초과해서는 안 됩니다. 광자에너지라면 응밴드갭보다 크다. 응³ 예, 광자가 어떤 영역의 가전자대에 있는 전자에 의해 흡수되면 전자는 전도대로 이동합니다. (우리는 수용체와 기증자의 불순물 수준이 다음과 같다고 가정합니다. 피-그리고 N-영역은 이미 완전히 이온화되었습니다.) 한 쌍의 캐리어가 나타납니다. 전도대에는 전자가 있고 가전자대에는 정공이 있습니다.

1차 캐리어 수 증가(홀 피– 지역과 전자 N-regions) 상대적인 증가폭이 작기 때문에 기본적으로 아무 것도 변경되지 않습니다. 그리고 소수 캐리어(홀 홀)의 수가 증가합니다. N– 지역 전자 피-지역)은 매우 중요합니다. 현재부터 p-n– 소수 캐리어의 전이는 농도에만 의존하고 조명에 따라 달라집니다. p-n– 빛의 전환이 발생합니다 광전지 효과– 광속 F에 대략 비례하는 소수 캐리어 전류의 출현.

소수 캐리어는 접촉 필드에 포획되어 탈출합니다. 피-그리고 N-지역. 주요 통신사는 남아 있습니다. 결과적으로 반대편에서는 p-n– 전이는 점차적으로 자유 캐리어의 전하를 축적합니다. 피– 면적과 전자 N– 지역, 피– 해당 지역은 양전하를 띠고, N– 지역 – 부정적.

이러한 자유 전하의 장은 접촉 장과 반대이며 약화됩니다. 해당 지역 관련 p-n– 전이, 이온화된 불순물의 전하가 감소하고 전위 장벽의 높이가 작아집니다(아래 그림 124). 결과적으로 주 캐리어의 확산이 증가합니다. 점차적으로 이러한 동적 평형은 주어진 광속 Ф에 대해 소수 캐리어 전류가 이에 비례할 때 설정됩니다. 나 neosn은 주요 캐리어의 반대 전류와 동일해지며, 나네오슨 = 나기초적인 전위 장벽의 높이는 값을 취합니다. 이자형(제이케이 + 제이 f), 여기서 제이에프 – 광기전력 p-n 접합.

광기전력 효과는 다음과 같은 경우에 사용될 수 있습니다. 광전지아니면 모드에서 포토다이오드.

ㅏ . 광전지. 사용하기위한 p-n– 모드 전환 광전지 (밸브 모드에서) 그냥 연결해 피-그리고 N– 부하 저항이 있는 옴 점퍼 영역 아르 자형. 저항으로 광전지를 조명할 때 아르 자형자유 전하의 광전류가 흐를 것이다. 따라서 광전지 모드에서는 p-n– 전환을 통해 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환할 수 있습니다. 광전지 장치의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 125. 얇게하다 피– 면적(>1μm)에는 훨씬 더 얇은 은 또는 금 금속 층이 증착되어 오믹 버스 역할을 합니다. 이 금속막이 빛을 충분히 투과시키기 위해서는 그 두께가 빛의 파장보다 훨씬 얇아야 합니다. 엘. 일반적으로 이것은 수십 개의 원자층입니다.

두 번째 오믹 버스는 금속판으로, 동시에 광전지의 전체 구조에 대한 기계적 지지 기반 역할을 합니다. 개별 광전지에서 수집됨 태양 전지 패널 , 우주 장비 및 지상 발전소에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.

현재 태양전지는 주로 실리콘 Si와 갈륨비소 GaAs로 만들어진다. 효율성 달성 시간» 20%는 이론적으로 거의 가능합니다.

비 . 포토다이오드 . 사용 p-n– 포토다이오드 모드로 전환하면 전압이 인가됩니다. 제이차단 방향의 전류 소스에서 0입니다(왼쪽의 그림 126). 포토다이오드가 켜지지 않으면 매우 작은 어두운 소수 캐리어 전류가 포토다이오드를 통해 흐릅니다. 전압 유저항기에 아르 자형사실상 0과 같습니다. 광속 F가 포토다이오드로 향하면 소수 캐리어의 농도와 전류는 광속 F에 비례하여 증가합니다. 저항기에서 아르 자형긴장이 생기다 유(오른쪽 그림 126) 이는 통신 또는 제어 회로에서 신호로 사용될 수 있습니다.

9. 발광 다이오드. 직류를 흘릴 때 해당 지역의 소수 캐리어 집중 p-n– 전환이 증가합니다. 주요 캐리어는 주입된 소수 캐리어로 끌려갑니다. 그 결과 해당 지역에서는 p-n– 전환 프로세스가 발전합니다. 재조합평형 상태에 대한 초과 캐리어.

빛의 방출과 함께 재결합 현상의 일부가 발생하고 이 빛이 꺼질 수 있다면 발광 다이오드가 얻어집니다. 발광 다이오드.

LED를 설계할 때 이 두 가지 조건이 결정적입니다. 첫 번째 과제(발광 재결합 이벤트의 역할 증가)는 비방사 전이의 비율을 줄임으로써 해결됩니다. 이를 위해서는 비방사성 불순물 센터로부터 반도체를 고도로 정제해야 하는데 이는 다소 어려운 작업입니다. 두 번째 조건, 즉 방사선을 외부로 방출하는 것도 어려운 작업입니다. 사실은 반도체에서 빛의 굴절률이 높다는 것입니다. 예를 들어, 갈륨 비소는 다음과 같습니다. N=3.45. 따라서 반도체의 내부 전반사 각도는 매우 작으며, . 방출된 방사선의 2%만이 다음보다 작은 각도로 반도체의 평평한 표면에 부딪칩니다. 비이전에는 도체-공기 인터페이스에서 부분적인 반사만 경험했습니다.

연속 모드에서 LED의 평균 방출 전력은 3¸5mW입니다. 가열로 인해 순방향 전류를 증가시켜 증가시킬 수 없습니다. p-n– 내부 효율성을 급격히 감소시키는 전환입니다.

LED는 현대 전자 제품에 널리 사용됩니다. 광검출기와 결합하여 형성됩니다. 광커플러 쌍, 광 커플러 논리 요소의 신호를 분리하고 증폭하는 데 사용됩니다. LED의 성능은 10 -9초에 이릅니다. LED는 소형 조명 표시기로도 사용됩니다. 서로 다른 밴드갭을 가진 반도체를 선택하면 서로 다른 방출 색상을 갖는 LED를 만드는 것이 가능합니다.

10. 반도체 레이저. 현재 가장 널리 사용되는 것은 갈륨비소(GaAs)를 기반으로 한 반도체 주입 레이저입니다. 그 수준의 인구 반전은 다음을 통해 다수 캐리어를 주입하여 달성됩니다. p-n- 이행.

그림 127-a는 평형을 보여줍니다. p-n– 반도체의 두 축퇴 영역 사이의 전이. 에너지 준위가 일치하는 영역을 축퇴라고 합니다. 결과적으로 두 개 이상의 전자가 하나의 에너지 값에 해당할 수 있습니다. 페르미 준위 이자형 F in 피– 지역은 가전자대의 상단 아래에 있습니다. 이자형에 그리고 에 N– 지역 – 전도대의 바닥 위 이자형 n 결과적으로 가전자대의 천장은 구멍으로 채워집니다. 피– 지역 및 전도대의 바닥 N– 영역 – 전자(그림 127-c).

만약 이것에 p-n– 접합부에 직접 전압을 가합니다. 제이(에게 피– "플러스" 영역 N– "마이너스" 영역), 전위 장벽이 급격히 감소한 다음 그 안에 영역이 나타납니다. ㅏ영역을 역으로 채우는 경우(그림 127-b). 원자가대의 정공 포화 천장 위에는 전자가 가득 찬 전도대의 바닥이 있습니다. 자발적인 전자-정공 쌍의 방사성 재결합이러한 조건의 원인 자극 방출.

반도체 레이저 장치의 다이어그램은 그림 128의 왼쪽에 나와 있습니다. 단결정 p-n– 전환은 피라미드 모양입니다. 두 개의 반대면은 서로 완전히 평행하고 평면에 수직입니다. p-n- 이행. 이러한 면은 광학 공진기 역할을 하여 유도 방출이 평면에 나타나도록 합니다. p-n– 전환, 여러 번 겪어보세요. 다른 두 면은 대략적으로 처리되어 빛에 불투명한 상태로 유지됩니다.

결정면의 빛 반사 계수는 다음과 같습니다. N= 3.45는 법선에 가까운 입사각에서 30~35%입니다. 또한, 광파가 전파되는 p-n– 다이오드의 수동 영역에 의해 흡수되는 전이. 따라서 발전이 이루어지려면 모든 빛 손실을 감당할 수 있는 구역 인구의 역전을 생성해야 합니다.

현재의 나이 조건이 만족되어 생성이 일어나는 시점을 라 한다. 한계점. 임계 전류까지 레이저는 다음과 같이 작동합니다. 일반 LED. 모든 방향에서 균일한 밀도의 자연 방사선을 방출합니다. 따라서 LED에서 나오는 빛의 약 2%는 복사 재결합에 의한 것입니다.

레이저 모드로 전환하면 거의 모든 방사선이 평면에 집중됩니다. p-n– 결정의 광학 창에 수직으로 전파되는 전이. 비방사성 재결합 확률에 대한 방사성 재결합 확률의 비율이 증가합니다. 결과적으로 언제 나 > 나이후 급격한 증가세를 보임 광속 에프(오른쪽 그림 128).

반도체 레이저의 중요한 단점은 매개변수가 온도에 크게 의존한다는 것입니다. 상당한 순방향 전류로 인해 LED가 가열되고 일반적으로 밴드 갭 폭이 감소하므로 최대 복사가 장파쪽으로 이동합니다. 이는 광학 공명 조건을 악화시킵니다.

더욱이, 온도가 증가함에 따라 임계 전류는 급격히 증가합니다. 나일정한 주입 전류에서 전류 캐리어의 에너지 분포는 온도가 증가함에 따라 더욱 확산되기 때문입니다. 전자와 정공으로 에너지 상태를 채우는 것이 느슨해집니다. 결과적으로, 레이저 온도가 증가함에 따라 방사 전력이 감소합니다. 따라서 열 제거 문제는 다음과 같습니다. p-n– 반도체 레이저의 전환은 가장 중요합니다.

11. 마이크로전자공학.다이오드, 트랜지스터 등 반도체 소자 기술의 발전은 이를 개선하는 방향으로만 진행된 것이 아닙니다. 기능적 특성, 또한 크기를 줄이는 방향으로 진행됩니다. 처음에는 수십 개, 그 다음에는 수십만 개의 반도체 장치를 하나의 칩에 배치하는 것이 가능했습니다. 동시에 이러한 블록을 형성하는 기술과 고전적 요소– 커패시터, 저항기, 인덕터. 그 결과 20세기 60년대 후반. 나타납니다 마이크로 전자공학.

마이크로일렉트로닉스의 주요 실용제품은 다음과 같다. 집적 회로(IS)는 컴퓨터, 제어 자동화 및 통신의 요소로 사용됩니다. 모든 장치와 이들 사이의 통신 회선은 공통 기판의 단일 기술 프로세스로 형성됩니다. 집적회로의 일반화된 특성을 위해 세 가지 양이 사용됩니다. 통합 정도 N마이크로 회로의 요소 수와 같습니다. ~에 N < 10 схема называется малой интегральной схемой (МИС), при 10 ≤ N < 100 – средней (СИС), при 100 ≤ N < 1000 – большой (БИС) и при N> 1000 – 초대형(VLSI). 통합 정도 N지속적으로 성장하고 있으며 현재 10 8 에 접근하고 있습니다. 두 번째 값은 s입니다. 중간 선형 치수미세 회로 요소 - 현재 약 0.1 마이크론에 달하며 더 감소하는 경향이 있습니다. 세 번째 값은 p입니다. 작동 주파수펄스 회로. 그 양은 수십억 헤르츠에 달합니다.

집적 전자 회로는 컴퓨터를 사용하여 개발 및 제조됩니다. 일반적으로 현대 집적회로의 생산기술은 상당히 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 높은 생산문화가 요구된다. IC 제조에는 3가지 기술이 사용됩니다. 안에 반도체활성 요소 만들기( p-n-전환) 단결정의 부피. 안에 영화그들은 진공 상태에서 기판에 금속(Cr)과 유전체(SiO2) 층을 증착하여 저항기, 커패시터와 같은 수동 소자를 만듭니다. 안에 잡종반도체와 필름 기술을 결합한 것입니다.

3장. 원자핵의 물리학