Kristaldiode

Een halfgeleiderdiode - een elektrische inrichting met een p-n-overgang met een lineaire stroom-spanningskarakteristiek. Inrichting voor stroomgelijkrichting, een deel van de bruggen van verschillende soorten. Halfgeleiderdiode schakeling wordt op het donker (minder transparant) driehoek met een top en loodrecht functie op de kathode (n-gebied).

Basic Termen en definities

Door de halfgeleiderdiode een aantal klassen wordt geaccepteerd terecht als aparte familie. Dit varicap, zenerdiodes, LED's, en ga zo maar door. Algemeen wordt aanwezigheid van een p-n-overgang. Buizengelijkrichter diodes worden ook genoemd. In deze context en toepassing halfgeleider epithet de aanwezigheid van p-n-overgang nota.

Diodes worden gewaardeerd voor uitgesproken rectificeren eigenschappen. De stroom door de p-n-overgang in een richting, die een grote verscheidenheid aan technische problemen oplost. Massa aangebracht gelijkrichtende eigenschappen van halfgeleiders en geïntegreerde schakelingen, inclusief kristallen. Hoewel de processors voor het grootste gedeelte op het substraat worden gevormd transistoren opgenomen gezien als twee halfgeleiderdiode voren. Redundantie wordt gerechtvaardigd door de vereniging van de technologische cyclus.

Gelijkrichtende eigenschappen van halfgeleider diodes zijn zichtbaar op het voorbeeld van de kopersulfide. Dit is niet moeilijk om te lezen in de historische informatie hieronder. Bovendien worden de halfgeleiderdioden basis van natuurlijke minerale nonmetals IV, V en VI groepen diverse oxiden, legeringen van de organische kleurstoffen (LED's gebruikt voor de aangegeven klasse stoffen).

De geschiedenis van de ontwikkeling van de halfgeleidertechnologie

De eerste "crystal" diodes

In tegenstelling tot wat iedereen denkt het richtlichaam eigenschappen van de metaal-halfgeleider (Schottky diode) zijn reeds lang bekend. In grote lijnen halfgeleidertechnologie begon te ontwikkelen door sprongen en grenzen na de Tweede Wereldoorlog. De oorzaken van het incident:

1. In oorlogstijd, de meeste landen geleid onderzoek naar nieuwe technologieën. Zo ben ik geboren en werd onmiddellijk geheim gehouden transistor. Naast de eerste operationele versterker wordt gebruikt om de flak luchtafweergeschut te drijven. De uitvinding kan worden gebruikt om het licht te zien, werd het eerste werk in het genoemde gebied aan het begin van de 30-er jaren van de twintigste eeuw uitgevoerd.
2. Ongeveer 10 jaar voor het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, verscheen de meeste landen in de loop van toekomstige gebeurtenissen. Niet verrassend, dat werd geheim favorieten informatie bewaard.
3. Als we rekening houden met de fascistische Duitsland, de regering omwille van de lang gekoesterde vijandschap weigert om te communiceren met de andere Europese mogendheden. De gelegenheid was de uitkomst van de Eerste Wereldoorlog.

Zo is de halfgeleidertechnologie begon te ontwikkelen in de voorwaarden van de nieuw opgerichte Verenigde Naties, het waarborgen van vrede in het land, en ontving zijn handvest. Verhelpen eigenschappen van halfgeleiders zijn zichtbaar Duitse wetenschapper Karl Ferdinand Braun, Stap op met een paar Marconi Nobelprijs voor de ontwikkeling van de draadloze telegrafie (radio) in 1909. Helaas is er geen mogelijkheid om een ​​baan te vertalen «Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle», gepubliceerd in het tijdschrift Annalen der Physik und Chemie in 1874 onder het nummer 153 te vinden.

Twee jaar eerder, maart 1872, Karl promoveerde voor zijn werk op het gebied van de trillende snaar. Dan blijft de Universiteit van Berlijn. Wetenschappelijk directeur van het werk, Georg Quincke, werd toegewezen aan Würzburg, en beide volgen waar de nadruk ligt op de geleidbaarheid van materialen. Een rapport over de stroomdoorgang door de gesmolten zouten en het richtlichaam eigenschappen van het gas lagen met verschillende geleidbaarheid. Aanvankelijk indruk van loodzouten, Carl Braun bereikte uiteindelijk kopersulfide.

23 november 1874 in het licht van de werkfunctie voor een bespreking van kunstmatige en natuurlijke materiaalmonsters vanuit het oogpunt van elektrische geleidbaarheid. Geselecteerde toonde het verschil in de weerstand afhankelijk van de richting is 30%. Het blijkt dat in één richting van de geleidbaarheid van het monster afhankelijk van de stroomsterkte van de stroom, gemeten door de galvanometer. Dus we ontdekken en niet-lineaire eigenschappen van het materiaal, nu tentoongesteld door halfgeleider diodes. Tegelijkertijd was het effect afhankelijk van de wijze van toepassing van metaalelektroden, wat aangeeft anisotropie waargenomen kwaliteiten.

Op dat moment was het onverklaarbaar gebeurt beschouwd, de waargenomen resultaat tegengesproken de bekende wetenschappelijke feiten. Tegenwoordig is het bekend dat een metaal-halfgeleider is gelijkrichtende eigenschappen op een lijn met de p-n-overgang. Het verschil is dat de eerste spanningsval minder. Dienovereenkomstig worden halfgeleiders Schottky diodes als gelijkrichters in de uitgangstrappen voedingen. In deze tijd Werner Siemens ontdekte eenzijdige geleidbaarheid selenium kristallen. Maar Brown vergrootte reeks materialen oa - psilomelaan (mangaan), waardoor de eerste antennaal (dot) diode.

Een eerste detector voor radio-

Bruin ideeën hebben praktische toepassing Jagadis Chandra Bos, verzameld eerste detector voor een radiofrequentie millimeter wave galena (loodsulfide) en een US patent nummer 755.840, ingediend op 30 september 1901 en goedgekeurd maart ontvangen 1904. Bengali wetenschapper gemeld op de uitvinding in 1899 door de Royal Society of England. Reeds in december 1901 de eenheid die wordt gebruikt om de trans-Atlantische telegraaf transmissie Marconi decoderen.

Binnenkort nieuwe detectoren:

• Octrooinummer 836.531, ingediend op 20 augustus 1906 Greenleaf Pickard, bekend om het feit dat voor het eerst verwijst hier naar het siliciumkristal (met Engels. - silicone).
• Henry Dunwoody 23 maart 1906 ten behoeve van het herstellen van het huidige gebruik van siliciumcarbide (carborundum). Materiaal gesynthetiseerd eerste en enige later gevonden op de ruïnes van een gevallen meteoriet.

Tijd kristaldetector werd gebruikt en gaf zelfs richting LEDs in de elektronica, maar met de uitvinding van vacuümbuizen halfgeleiders zijn gegaan op de lange baan. En zo is er gebeurd met de naoorlogse jaren. Sinds het begin van de jaren '50 en de ingebruikname transistors, en nog belangrijker - germanium halfgeleider technologie zich ontwikkelt met sprongen vandaag.

verklaring gevonden

Alleen in 1928, Arnold Sommerfeld en jonge Felix Bloch (Bloch elektronen) legde de opening van Brown vanuit het standpunt van de kwantummechanica. In de eerste benadering, de nieuwe richting van de wetenschap is niet moeilijk om te leren van de noten in 1931 Op de quantum mechanica van elektronen in kristalroosters auteur Gronich en Penny uit Groningen University. Russisch-sprekende lezers makkelijker om kennis te maken met de één-dimensionaal model van de beweging van elektronen in een periodieke veld, dat voor het eerst duidelijk illustreert de aard van het optreden van de energie-bands in het kristal.

Er wordt aangetoond dat de energieverdeling continu is. Presenteren het toegestane gebied, gescheiden door verboden. Vandaag, op de theorie waarvan bekend is dat elke student van de school fysica natuurlijk, maar een voortrekkersrol volledig gegeven aan Shockley, dat is niet helemaal waar. In feite is een complete theorie, die goed overeenkomt met de praktijk, samengevat onder de halfgeleiders Hans Bethe in 1942 (een paar jaar later de beroemde collega's).

De snelle ontwikkeling van halfgeleidertechnologie

In de naoorlogse jaren, de voordelen van de vervaardiging van halfgeleider-technologie waren nog niet duidelijk. Aan het begin van de productie 50 wordt bezet door twee Amerikaanse bedrijven:

1. Texas Instruments (1951 - gewijd spin-offs van de Verenigde geofysische dienst) met het 1950 produceert semiconductor transistors en heeft nu een hoofdrol bij de productie van elektronische componenten. Notorious Jack Kilby, de uitvinder van geïntegreerde schakelingen, die werkzaam zijn in het bedrijf gezegd. Op het moment van de mid-50 Texas Instruments won de eerste plaats in termen van omzet in de productie van halfgeleidertechnologie.
2. Het inmiddels ter ziele gegane bedrijf transitron, in 1952 opgericht door Leo en David Bakalar, door 1955 op een lijn met Texas Instruments meer dan een derde van alle halfgeleiders produceert in een kwestie van jaren, stond hij aan tops. Parent voor Texas Instruments bedrijf bestaat al sinds 1930, werkte in de oorlog aan de regering en genoot grote populariteit. Bij 1961 transitron betekent een omzet van 40 miljoen euro. dollars. En het is aan de eerste oliecrisis! David werd vermeld als president tot 1984, het bedrijf niet langer een paar jaar bestaan.

Transitron daling begon in de jaren '60, toen ze ten onrechte nieuwe richtingen verlaten. We hebben het over geïntegreerde schakelingen. Prospects gewonnen silicium, maar in de eerste plaats te wijten aan bekendheid Duitsland. Voor meer informatie over de oorzaken van de situatie kan worden gevonden in topic over bipolaire transistoren.

Voeg in halfgeleidertechnologie eisen dat deze een hoge mate van silicium zuiverheid, dat op het moment van het midden van de twintigste eeuw, de productie uitkwam extreem duur. Tegelijkertijd germanium apparaten tonen kleinere limiet temperatuur (85 graden Celsius) en als ze te heet gemakkelijk mislukken. Het is gemakkelijk om te begrijpen waarom transitron, weigerde te investeren in innovatie, sinds het midden van de jaren '60 begon te ernstige verliezen lijden.

De recente kracht van de onderneming werden weggehaald uit het ontwikkelen van een eigen microprocessor, die geen commercieel succes had. Trouwens, germanium, volgens sommige schattingen zal opnieuw een veelbelovend en het halfgeleiderelement. Bijvoorbeeld, op basis daarvan gemaakt en gelijkrichters. En niet alleen op radio, maar ook industrieel netwerk 50 Hz 220 V, waardoor ze veelbelovend als vervanging van omvangrijke relais maakt.

Shockley Semiconductor diodes

In 1956, William Shockley opgericht in Palo Alto (Californië), zijn eigen bedrijf op Sauf Antonio Road 391. Dit is de eerste onderneming die zich bezighoudt in halfgeleiders, op de plaats waar zich nu bevindt de beroemde Silicon Valley. Het hoofdproduct werd 4-lagen-diode, genoemd onder professionals transistor diode of Shockley diode.

Volgens de auteurs apparatuur was gekomen met conventionele relais in de communicatie-industrie te vervangen. Maar vanwege de complexiteit van de realisatie van het idee was het niet om de tanden technologie van de tijd. Lezers hebben al geraden dat we hebben het over de thyristors met een regeneratieve respons. Aldus kan de diode worden genoemd en die wafer. Of liever - Shockley diode.

Het bestaat uit 4 afwisselende geleidingstype halfgeleiderlaag. Full zogenaamde n-type kathode, een anode en een tegenoverliggende, als een conventionele diode. Shockley diode is gebaseerd op lawinedoorslag, worden de overgangen weer vergrendeld na verlaging van de spanning en keert het systeem terug naar zijn oorspronkelijke toestand.

nieuwe tijd

Als in de vroege jaren 70 voor de vervaardiging van halfgeleidermaterialen duidelijk aan de leiding van de Verenigde Staten, aan het begin van de jaren '80, Japan begon te momentum op te bouwen. Zuidoost-Azië en Europa waren de laatste die zich bij de wedstrijd. Vandaag de dag, vier genoemde regio ongeveer gelijk verdeeld volumes van de productie, en, natuurlijk, een deken getrokken over China in het eerste decennium van de eenentwintigste eeuw, verdubbelde de omvang van de uitgifte. Volgens sommige projecties Beijing 2020 zal de helft van de wereldproductie nemen.