Hej, inni entuzjaści elektroniki! Pracuję u dostawcy komponentów elektronicznych i od wieków jestem kolanem - głęboko w półprzewodnikach. Dzisiaj chcę zagłębić się w sposób, w jaki komponenty półprzewodników prowadzą energię elektryczną. To super fajny temat, który jest sednem wielu urządzeń, których używamy każdego dnia.
Po pierwsze, obniżmy podstawy. Semiconductor to materiał, który jest w pewnym sensie pośrodku między przewodnikiem a izolatorem. Metale takie jak miedź i aluminium są świetnymi przewodnikami. Mają kilka bezpłatnych elektronów, które mogą łatwo poruszać się po przyłożeniu napięcia, umożliwiając swobodny przepływ energii elektrycznej. Z drugiej strony izolatory to materiały takie jak guma lub plastik. Ich elektrony są ściśle związane z ich atomami i naprawdę trudno jest przejść elektryczność.
Półprzewodniki, cóż, są gdzieś w - między strefą. Najczęstszym materiałem półprzewodnikowym jest krzem. Atomy silikonowe mają cztery walencyjne elektrony. Tworzą kowalencyjne wiązania z sąsiednimi atomami krzemowymi, tworząc stabilną, kryształową strukturę. W absolutnej temperaturze zerowej wszystkie elektrony w krysztale krzemowym są związane w tych kowalencyjnych wiązaniach i działa jak izolator. Ale gdy zwiększamy temperaturę, niektóre z tych elektronów zyskują wystarczającą energię, aby uwolnić się od ich wiązań i stać się wolnymi elektronami.
Kiedy elektron uwolni się od kowalencyjnego wiązania, pozostawia „dziurę” w kryształowej sieci. Ta dziura nie jest prawdziwą dziurą fizyczną, ale raczej miejscem, w którym brakuje elektronu. A oto interesująca część: dziury mogą również w pewien sposób prowadzić energię elektryczną. Działają jak przewoźnicy dodatni.
Pozwól, że dam ci trochę analogii. Pomyśl o teatrze pełnym ludzi. Wszyscy siedzą na swoich siedzeniach (jak elektrony w kowalencyjnych wiązaniach). Kiedy ktoś wstaje i wychodzi z teatru (elektron jest wolny), pozostało puste siedzenie (dziura). Teraz, jeśli inna osoba zdecyduje się przenieść na to puste siedzenie, to tak, jakby puste siedzenie (otwór) przeniosło się do nowej lokalizacji. W półprzewodniku pobliski elektron może wskoczyć do dziury i wygląda na to, że otwór porusza się w przeciwnym kierunku ruchu elektronu.
Teraz możemy zmodyfikować półprzewodniki w celu poprawy ich przewodności. Proces ten nazywa się domieszkowaniem. Istnieją dwa główne typy dopingu: N - Typ i P - Typ.
W domieszkowaniu typu N - dodajemy zanieczyszczenia półprzewodnikowi, które mają więcej elektronów walencyjnych niż same atomy półprzewodników. Na przykład, jeśli naruszamy krzem z fosforem (który ma pięć elektronów walencyjnych), cztery z tych elektronów utworzą kowalencyjne wiązania z atomami krzemowymi, ale piąty elektron będzie stosunkowo swobodny do poruszania się. Tak więc w półprzewodnikach typu N - elektrony są nośnikami większości, a dodatkowe elektrony z atomów domieszkowanych zwiększają przewodność materiału.
Z drugiej strony, w domieszkowaniu typu P, używamy zanieczyszczeń, które mają mniej elektronów walencyjnych. Na przykład, gdy naruszamy krzem z borem (który ma trzy elektron walencyjny), w sieci kryształowej pozostanie otwór, w którym elektron ma wiązać się z atomem boru. W półprzewodnikach typu P - dziury są większością przewoźników.
Kiedy łączymy półprzewodnik typu n - typu, tworzymy coś o nazwie ap - n Junction. Jest to podstawa wielu urządzeń półprzewodników, takich jak diody, tranzystory itp.
Na połączeniu AP zachodzi proces dyfuzji. Większość nośników w regionie N - (elektrony) zaczynają rozpowszechniać się w regionie P, a większość nośników w regionie P -regionie (otwory) rozpowszechniają się w regionie N -. Gdy to robią, rekombinacji z przeciwnymi nośnikami. Tworzy to region w pobliżu skrzyżowania, w którym nie ma operatorów komórkowych, i nazywa się to regionem wyczerpania.
Po zastosowaniu odchylenia do przodu do połączenia P - N (napięcie dodatnie do regionu p - i napięcie ujemne do regionu N -), napięcie zewnętrzne zmniejsza szerokość obszaru wyczerpania. Pole elektryczne utworzone przez napięcie zewnętrzne popycha większość przewoźników w kierunku skrzyżowania. Elektrony w regionie N - są popychane w kierunku regionu P, a otwory w regionie P -regionu są popychane w kierunku regionu N -. Kiedy spotykają się na skrzyżowaniu, rekombinują, a prąd może przepływać przez urządzenie.
I odwrotnie, gdy stosujemy odwrotne odchylenie (dodatnie napięcie do regionu N - i napięcie ujemne do regionu P), napięcie zewnętrzne zwiększa szerokość regionu wyczerpania. Przejściem większościowym przewoźnikom bardzo trudno jest przekroczyć skrzyżowanie, a tylko bardzo mały prąd nieszczelności odwrotnego przepływa przez urządzenie.
Porozmawiajmy teraz o niektórych komponentach, które oferujemy jako dostawca komponentów elektronicznych. W naszym katalogu mamy świetnych kondensatorów. Spójrz naCBB61 Silnik AC kondensator startowy. Jest to kluczowy element uruchamiania silników prądu przemiennego. Kondensatory działają poprzez przechowywanie i uwalnianie energii elektrycznej. W przypadku kondensatorów silnika zapewniają one wzrost energii, aby rozpocząć obrót silnika.
Kolejnym doskonałym produktem jestKondensator startowy CD60. Te kondensatory zostały zaprojektowane do obsługi wysokich wymagań prądowych podczas fazy początkowej różnych urządzeń elektrycznych. Są naprawdę niezawodne i mają długie życie.
Mamy teżKondensator silnika AC CBB65. Ten rodzaj kondensatora służy do poprawy współczynnika mocy i wydajności silników prądu przemiennego. Pomaga w zmniejszeniu zużycia energii i uczynienia silnika.
Jeśli chcesz budować obwody elektroniczne lub utrzymywać sprzęt elektryczny, kluczowe jest zrozumienie, w jaki sposób komponenty półprzewodników. A posiadanie odpowiednich komponentów jest równie ważne. Niezależnie od tego, czy pracujesz nad małym projektem DIY, czy o dużym zastosowaniu przemysłowym, mamy potrzebne części.
Jeśli interesujesz się naszymi produktami, chcielibyśmy porozmawiać z tobą. Możemy omówić Twoje szczególne wymagania, oferować wsparcie techniczne i pomóc w znalezieniu najlepszych komponentów dla Twoich potrzeb. Nie wahaj się dotrzeć do dyskusji na zamówienia.
Odniesienia:
- Streetman, BG i Banerjee, SK (2000). Solidne urządzenia elektroniczne. Prentice Hall.
- Neaman, DA (2002). Fizyka i urządzenia półprzewodników: podstawowe zasady. McGraw - Hill.