Dasar-dasar semikonduktor
Ringkesan
Teknologi modhèrn dimurnèkaké amarga kelas bahan sing disebut semikonduktor. Kabeh komponen aktif, sirkuit terpadu, microchips, transistor, lan uga akeh sensor sing dibangun kanthi bahan semikonduktor. Nalika silikon minangka bahan semikonduktor sing paling akeh dipigunakaké lan kondhang sing dipigunakaké ing electronics, sawetara semikonduktor sing digunakake kalebu Germanium, Gallium Arsenide, Silicon Carbide, lan uga semikonduktor organik. Saben materi ndadekake kaluwihan tartamtu ing tabel kayata biaya / kinerja rasio, operasi kecepatan tinggi, temperatur dhuwur, utawa respon sing dikepengini kanggo sinyal.
Semikonduktor
Apa sing ndadekake semikonduktor supaya migunani minangka kemampuan kanggo ngontrol sifat lan prilaku listrik sakperangan nalika proses manufaktur. Sifat semikonduktor dikontrol kanthi nambahake jumlah impurities cilik ing semikonduktor liwat proses sing disebut doping, kanthi beda impurities lan konsentrasi sing ngasilake efek sing beda. Kanthi ngontrol doping, cara arus listrik lumaku liwat semikonduktor bisa dikontrol.
Ing konduktor khas, kayata tembaga, elektron mawa saiki lan tumindak minangka operator biaya. Ing semikonduktor loro elektron lan 'lubang,' ora anané elektron, tumindak minangka operator biaya. Kanthi ngontrol doping semikonduktor, konduktivitas, lan operator pangisian daya bisa disajikake kanthi adhedhasar elektron utawa bolongan.
Ana rong jinis doping, tipe N, lan tipe P. Dopant tipe N, biasane fosfor utawa arsenik, duwe limang elektron, sing ditambahake ing semikonduktor menehi elektron free ekstra. Amarga elektron duweni muatan negatif, bahan doped kanthi cara iki disebut N-type. Doper P-jinis, kayata boron lan gallium, mung duwe telung elektron sing ngasilake elektron ing kristal semikonduktor, kanthi efektif nggawe bolongan utawa muatan positif, mula jenenge P-tipe. Loro-lorone tipe N lan P-tipe, sanajan ing jumlah menit, bakal nggawe semikonduktor konduktor sing layak. Nanging, semikonduktor tipe N lan tipe P ora patiya khusus, sing mung konduktor kondensif. Nanging, nalika sampeyan nemokake kontak karo siji liyane, mbentuk sawijining persimpangan PN, sampeyan bakal nemokake tingkah laku sing beda banget lan bermanfaat.
Ing PN Junction Diode
A persimpangan PN, ora kaya saben materi sing kapisah, ora tumindak kaya konduktor. Luwih saka ngidini arus ngirangi ing salah sawijining arah, persimpangan PN mung ngidini arus ngirangi siji arah, nggawe dioda dhasar. Ngirim voltase ing persimpangan PN ing arah maju (bias maju) mbantu elektron ing wilayah N-uri gabung karo bolongan ing wilayah P-tipe. Nyoba mbalikke arus arus (bias kuwalikan) liwat dioda nyebabake elektron lan bolongan loro sing nyegah arus saka mengalir nyabrang. Nggabungake PN junctions kanthi cara liyane mbukak lawang kanggo komponen semikonduktor liyane, kayata transistor.
Transistor
Transistor dhasar digawe saka kombinasi persimpangan saka tiga tipe N lan tipe P-tinimbang loro sing digunakake ing dioda. Nggabungke bahan kasebut ngasilake transistor NPN lan PNP sing dikenal minangka transistor junction bipolar utawa BJTs. Pusat, utawa basa, wilayah BJT ngidini transistor bisa tumindak minangka switch utawa penguat.
Nalika transistor NPN lan PNP bisa katon kaya rong dioda sing diselehake maneh, sing bakal ngalangi kabeh arus saka mili ing arah kasebut. Nalika lapisan tengah maju bias supaya arus cilik mili ngliwati lapisan tengah, sifat dioda kawangun kanthi owah-owahan lapisan tengah kanggo ngidinake arus luwih akeh kanggo ngubengi kabeh device. Prilaku iki menehi transistor kemampuan kanggo nggedhekake arus cilik lan tumindak minangka saklar ngowahi utawa mateni sumber arus.
Sakabèhé jinis transistor lan piranti semikonduktor liyané bisa digawé kanthi nggabungaké PN junction ing sawetara cara, saka transistor fungsional khusus kanggo dioda sing dikontrol. Ing ngisor iki mung sawetara komponen sing digawe saka kombinasi ati-ati PN persimpangan.
- DIAC
- Dioda laser
- Dioda lampu-lampu (LED)
- Dioda Zener
- Transistor Darlington
- Transistor-efek lapangan, kalebu MOSFETs
- Transistor IGBT
- Silicon controlled rectifier (SCR)
- Circuit terpadu (IC)
- Microprocessor
- Digital Memory - RAM lan ROM
Sensor
Saliyane kontrol saiki sing ngidini semikonduktor, uga duwe sifat sing nggawe sensor sing efektif. Padha bisa digawe kanggo sensitif marang perubahan suhu, tekanan, lan cahya. Owah-owahan ing resistance yaiku jinis respon sing paling umum kanggo sensor semi konduktif. Saperangan jinis sensor sing bisa digawe dening sifat semikonduktor dicantelake ing ngisor iki.
- Sensor efek Hall (sensor medan magnet)
- Thermistor (sensor suhu resistif)
- CCD / CMOS (sensor gambar)
- Photodiode (sensor cahya)
- Photoresistor (sensor cahya)
- Piezoresistive (sensor tekanan / galur)