എങ്ങനെയാണ് ഇലക്ട്രോണിക്സ് വർക്ക്

സെമികണ്ടക്ടർ അടിസ്ഥാനങ്ങൾ

അവലോകനം

അർദ്ധചാലകങ്ങൾ എന്നു വിളിക്കുന്ന വസ്തുക്കളുടെ ഒരു വർഗ്ഗത്തിന് ആധുനിക സാങ്കേതിക വിദ്യ സാധ്യമാണ്. എല്ലാ സജീവ ഘടകങ്ങളും, ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ, മൈക്രോച്ചിപ്പുകൾ, ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ, കൂടാതെ നിരവധി സെൻസറുകളും അർദ്ധചാലകവസ്തുക്കളോടെയാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഇലക്ട്രോണിക്സിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും പ്രശസ്തമായതും അർഥവത്തായതുമായ അർദ്ധചാലകസംവിധാനമാണ് സിലിക്കൺ. ജെർമേനിയം, ഗാലിയം അർസീസൈഡ്, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്, ഓർഗാനിക് സെമികണ്ടക്റ്റർ എന്നിവയും ഇതിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഓരോ വസ്തുതയും ചെലവ് / പ്രകടനം അനുപാതം, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള പ്രവർത്തനം, ഉയർന്ന താപനില, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു സിഗ്നലിന് ആവശ്യമുള്ള പ്രതികരണം എന്നിവ പോലുള്ള പട്ടികയിൽ ചില ഗുണങ്ങളുണ്ട്.

സെമികണ്ടക്ടർമാർ

നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ സമയത്ത് അവരുടെ വൈദ്യുത സ്വഭാവവും പെരുമാറ്റവും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള കഴിവാണ് അർദ്ധചാലകരെ വളരെ ഉപകാരപ്രദമാക്കുന്നത്. അർദ്ധചാലകത്തിൽ ചെറിയ അളവിൽ മാലിന്യങ്ങൾ ചേർക്കുന്നത് വഴി ഉത്തേജക ഘടകങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു. ഇത് വിവിധ ഉത്പന്നങ്ങളും വിവിധ ഇഫക്റ്റുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന സാന്ദ്രീകരണവുമാണ്. ഉത്തേജനം നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ, അർദ്ധചാലകത്തിലൂടെ ഒരു വൈദ്യുത നീർച്ചാലയ ചലനം നിയന്ത്രിക്കാനാകും.

ഒരു സാധാരണ കണ്ടക്ടറിൽ, ചെമ്പ് പോലെ, ഇലക്ട്രോണുകൾ നിലവിലുള്ളത് കൊണ്ടു നടക്കുകയും ചാർജ് കാരിയറായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളും 'ദ്വാരങ്ങളും' ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ അഭാവം, ചാർജർ കാരിയറായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അർദ്ധചാലകന്റെ ഉത്തേജനം നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ, ചലനശേഷി, ചാർജ് കാരിയർ എന്നിവ ഇലക്ട്രോൺ അല്ലെങ്കിൽ ദ്വാരം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളവയാകാം.

രണ്ട് തരത്തിലുള്ള ഉത്തേജനം, എൻ-ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് എന്നിവയുണ്ട്. N- തരം ഡോപ്പാട്ടുകൾ, സാധാരണയായി ഫോസ്ഫറസ് അല്ലെങ്കിൽ ആർസെനിക്, അഞ്ച് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്, ഇത് അർദ്ധചാലകത്തിലേക്ക് ചേർക്കുമ്പോൾ ഒരു അധിക ഇലക്ട്രോൺ നൽകുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ഉള്ളതിനാൽ, ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു വസ്തുവിനെ N- തരം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ബോറോൺ, ഗാലിയം എന്നിവ പോലെയുള്ള P- തരം ഡോപ്പാട്ടുകൾക്ക് മാത്രമേ മൂന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടാവുകയുള്ളൂ. ഇത് സെമിക്കണ്ടറക്ടർ ക്രിസ്റ്റലിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ അഭാവത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇത് ഫലപ്രദമായി ഒരു ദ്വാരം അല്ലെങ്കിൽ ഒരു പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ഉണ്ടാക്കുന്നു, അതിനാൽ P- തരം. ഓരോ തരത്തിലുള്ള എൻ-ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് ഡോപന്ററുകൾ, ഒരു മിനിറ്റ് അളവിൽ പോലും സെമിക്കണ്ടക്ടറാണ് മാന്യമായ ഒരു കണ്ടക്ടർ ഉണ്ടാക്കുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, എൻ-ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് സെമികണ്ടക്ടറുകൾ എന്നിവ വളരെ പ്രത്യേകതയുള്ളവയല്ല. എന്നിരുന്നാലും, നിങ്ങൾ പരസ്പരം സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ, ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ രൂപീകരിക്കുമ്പോൾ, നിങ്ങൾ വളരെ വ്യത്യസ്തമായതും വളരെ പ്രയോജനകരവുമായ പെരുമാറ്റങ്ങൾ നേടുകയും ചെയ്യുന്നു.

പി.എൻ ജംഗ്ഷൻ ഡയോഡ്

ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ, ഓരോ വസ്തുവും വെവ്വേറെ വ്യത്യസ്തമായി, ഒരു കണ്ടക്ടർ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുകയില്ല. നിലവിലെ ദിശയിൽ ഒഴുകാൻ അനുവദിക്കുന്നതിനുപകരം, ഒരു പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ ഇപ്പോൾ ഒരു ദിശയിൽ ഒഴുകാൻ അനുവദിക്കുകയും ഒരു അടിസ്ഥാന ഡയോഡ് സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പി-എൻ ജംഗ്ഷനിൽ വോൾട്ടേജിനു മുൻപായി ഫോര്വേഡ് ബയസ് ആക്റ്റിവേറ്റ് ചെയ്യുന്നത് N- ടൈപ്പ് റീജണിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ പി-ടൈപ്പ് റീജണിലെ ദ്വാരങ്ങളുമൊത്ത് കൂട്ടിച്ചേര്ക്കുന്നു. ഇപ്പോഴുള്ള (റിവേഴ്സ് ബയസ്) ദിശയിലൂടെ റിവേഡ് ചെയ്യാനുള്ള ശ്രമത്തിൽ ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. മറ്റു മാർഗങ്ങളിലൂടെ പിഎൻ ജംഗ്ഷനുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ട്രാൻസിസ്റ്റർ പോലെയുള്ള മറ്റ് അർദ്ധചാലക ഘടകങ്ങൾക്ക് വാതിലുകൾ തുറക്കുന്നു.

ട്രാൻസിസ്റ്റേഴ്സ്

ഒരു ഡയോഡിലിൽ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതിന് പകരം മൂന്ന് N- ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് വസ്തുക്കളുടെ ജംഗ്ഷന്റെ ഒത്തുചേരലാണ് ഒരു അടിസ്ഥാന ട്രാൻസിസ്റ്റർ നിർമ്മിക്കുന്നത്. ഈ വസ്തുക്കൾ കൂട്ടിച്ചേർത്ത് NPN, പിഎൻപി ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ലഭ്യമാക്കും, ഇവ ബൈപോളാർ ജംഗ്ഷൻ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ അല്ലെങ്കിൽ BJT കൾ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. ട്രാൻസിസ്റ്റർ ഒരു സ്വിച്ച് അല്ലെങ്കിൽ ആംപ്ലിഫയർ ആയി പ്രവർത്തിക്കാൻ കേന്ദ്രം അല്ലെങ്കിൽ ബേസ് പ്രദേശം BJT അനുവദിക്കുന്നു.

എൻപിഎൻ, പിഎൻപി ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ രണ്ട് ഡയോഡുകൾ പിൻവലിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ളപ്പോൾ, ഏത് ദിശയിലേക്കും ഒഴുകുന്നതിനൊപ്പം ഇത് തടയുകയാണ്. സെന്റർ പാളി കൈമാറ്റം ചെയ്യുമ്പോൾ സെന്റർ പാളിയിലൂടെ ഒരു ചെറിയ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്നതിനാൽ, മുഴുവൻ ഉപകരണത്തിലുടനീളവും ഒരു വലിയ വൈദ്യുതി പ്രവഹിപ്പിക്കുന്നതിന് ഡോർഡിന്റെ ഗുണനിലവാരം മാറുന്നു. ഈ പെരുമാറ്റം ഒരു ട്രാൻസിസ്റ്റർ നൽകുന്നു, ചെറിയ വൈദ്യുത വികസനം ശക്തിപ്പെടുത്താനും നിലവിലുള്ള ഉറവിടം ഓണാക്കാനോ ഓഫാക്കാനോ കഴിയുന്ന ഒരു സ്വിച്ചായി പ്രവർത്തിക്കാനും.

വിപുലമായ, പ്രത്യേക ഫാൻസിസ്റ്റർ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളിൽ നിന്ന് നിയന്ത്രിത ഡയോഡുകളിലേക്ക്, പല വഴികളിലൂടെ പിഎൻ ജംഗ്ഷനുകളും സംയോജിപ്പിച്ച് വൈവിധ്യമാർന്ന ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളും മറ്റ് അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളും നിർമ്മിക്കാം. പി.എൻ. ജംഗ്ഷനുകളുടെ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വമായ കൂട്ടുകെട്ടുകൾ നിർമ്മിച്ച ഏതാനും ഘടകങ്ങൾ മാത്രമാണ് താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്.

• DIAC
• ലേസർ ഡയോഡ്
• ലൈറ്റ് എമിറ്റിങ് ഡയോഡ് (എൽഇഡി)
• സീനൽ ഡയോഡ്
• ഡാർലിംഗ്ടൺ ട്രാൻസിസ്റ്റർ
• ഫീൽഡ്-ഇഫക്ട് ട്രാൻസിസ്റ്റർ, MOSFET കൾ ഉൾപ്പെടെ
• IGBT ട്രാൻസിസ്റ്റർ
• സിലിക്കൺ നിയന്ത്രിത റക്റ്റിഫയർ (എസ്സിആർ)
• സംയോജിത സർക്യൂട്ട് (IC)
• മൈക്രോപ്രോസസർ
• ഡിജിറ്റൽ മെമ്മറി - റാം, റോം

സെൻസറുകൾ

അർദ്ധചാലകങ്ങൾ അനുവദിക്കുന്ന നിലവിലെ നിയന്ത്രണം കൂടാതെ, ഫലപ്രദമായ സെൻസറുകൾക്ക് വേണ്ടി ഉള്ള സൗകര്യങ്ങളും അവയ്ക്ക് ഉണ്ട്. താപനില, മർദ്ദം, വെളിച്ചം എന്നിവയിൽ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താൻ അവയ്ക്ക് സാധിക്കും. സെമി-കാന്റീനിക് സെൻസറിനുള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ പ്രതികരണമാണ് ചെറുത്തുനിൽപ്പിലുള്ള മാറ്റം. അർദ്ധചാലക ഗുണങ്ങളാൽ സാധ്യമാക്കിയ ചില സെൻസറുകളുടെ തരം താഴെ പറഞ്ഞിരിക്കുന്നു.

• ഹാൾ ഇഫക്ട് സെൻസർ (കാന്തിക ഫീൽഡ് സെൻസർ)
• തെർമോയ്സ്റ്റർ (മിതമായ താപനില സെൻസർ)
• CCD / CMOS (ഇമേജ് സെൻസർ)
• ഫോട്ടോഡിഡിയോഡ് (ലൈറ്റ് സെൻസർ)
• ഫോട്ടോസോസ്റ്റീസർ (ലൈറ്റ് സെൻസർ)
• പിയോസോർസിസ്റ്റീവ് (മർദ്ദം / സമ്മർദ്ദ സെൻസറുകൾ)