Yarıiletken cihaz, ne iyi bir iletken ne de iyi bir yalıtkan olmayan bir malzemeden yapılmıştır, buna yarı iletken denir. Bu tür cihazlar, güvenilirlikleri, kompaktlıkları ve düşük maliyetleri nedeniyle geniş uygulamalar oluşturmuştur. Bunlar, katı hal lazerleri dahil olmak üzere güç cihazlarında, kompakt optik sensörlerde ve ışık yayıcılarda kullanılan ayrı bileşenlerdir. 5.000 amperden fazla akım değerleri ve 100.000 volttan fazla voltaj değerleri ile geniş bir akım ve gerilim işleme kapasitesine sahiptirler. Daha önemlisi, yarı iletken cihazlar Kendilerini karmaşık ancak kolayca inşa eden mikroelektronik devrelerle bütünleştirmeye borçlu. Veri işleme, tüketici ve endüstriyel kontrol ekipmanı ile iletişim de dahil olmak üzere elektronik sistemlerin çoğunluğunun temel unsurları olan olası bir geleceğe sahipler.

Yarı İletken Cihazlar nedir?

Yarı iletken cihazlar başka bir şey değildir elektronik parçalar silikon, germanyum ve galyum arsenit gibi yarı iletken malzemelerin ve organik yarı iletkenlerin elektronik özelliklerinden yararlanan. Yarı iletken cihazlar birçok uygulamada vakum tüplerinin yerini almıştır. Yüksek vakumda termiyonik emisyon yerine katı halde elektronik iletimi kullanırlar. Yarı iletken cihazlar hem ayrı cihazlar için üretilir hem de Entegre devreler , tek bir yarı iletken substrat veya plaka üzerinde üretilen ve birbirine bağlanan birkaç ila milyarlarca cihazdan oluşur.

Yarıiletken Cihazlar

Yarı iletken malzemeler, safsızlıkların eklenmesiyle kolayca manipüle edilebilen davranışları nedeniyle faydalıdır, doping olarak bilinir. Yarı iletken iletkenlik, elektrik veya manyetik alanla, ışık veya ısıya maruz bırakılarak veya katkılı mono kristal ızgaranın mekanik deformasyonu ile kontrol edilebilir, böylece yarı iletkenler mükemmel sensörler yapabilir. Bir yarı iletkendeki akım iletimi, topluca yük taşıyıcıları olarak bilinen elektron ve deliklerden bağımsız olarak gerçekleşir. Silisyum katkısı, az miktarda safsızlık atomu eklenerek yapılır ve ayrıca fosfor veya bor için, yarı iletken içindeki elektron veya delik sayısını önemli ölçüde artırır.

Katkılı bir yarı iletken fazla delikler içerdiğinde, buna 'p-tipi' (delikler için pozitif) yarı iletken denir ve bir miktar fazla serbest elektron içerdiğinde, 'n-tipi' (elektronlar için negatif) yarı iletken olarak bilinir. çoğunluk mobil şarj taşıyıcılarının ücret işareti. N-tipi ve p-tipi yarıiletkenlerin birleştiği yerde oluşan bağlantılara p – n eklemi denir.

Diyot

Bir yarı iletken diyot bir cihazdır tipik olarak tek bir p-n bağlantısından oluşur. Bir p-tipi ve n-tipi yarı iletkenin birleşme yeri, akım iletiminin hareketli yük taşıyıcılarının yokluğuyla ayrıldığı bir tükenme bölgesi oluşturur. Cihaz ileriye doğru eğilimli olduğunda, bu tükenme bölgesi azaltılır, diyot ters eğilimli olduğunda önemli bir iletime izin verir, sadece daha az akım elde edilebilir ve tükenme bölgesi uzatılabilir. Bir yarı iletkeni ışığa maruz bırakmak, elektron deliği çiftleri oluşturabilir, bu da serbest taşıyıcıların sayısını ve dolayısıyla iletkenliği artırır. Bu fenomenden yararlanmak için optimize edilmiş diyotlar, fotodiyotlar olarak bilinir. Bileşik yarı iletken diyotlar ayrıca ışık, ışık yayan diyotlar ve lazer diyotlar oluşturmak için de kullanılmaktadır.

Diyot

Transistör

Bipolar bağlantı transistörleri p-n-p veya n-p-n konfigürasyonunda iki p-n bağlantısı tarafından oluşturulur. Orta veya taban, kavşaklar arasındaki bölge tipik olarak çok dardır. Diğer bölgeler ve bunlarla ilgili terminaller, yayıcı ve toplayıcı olarak bilinir. Baz ve yayıcı arasındaki bağlantıdan enjekte edilen küçük bir akım, temel kolektör bağlantısının özelliklerini değiştirir, böylece ters eğilimli olsa bile akımı iletebilir. Bu, toplayıcı ve yayıcı arasında daha büyük bir akım yaratır ve temel yayıcı akım tarafından kontrol edilir.

Transistör

Olarak adlandırılan başka bir transistör türü alan etkili transistör , yarı iletken iletkenliğin bir elektrik alanın varlığıyla artabileceği veya azalabileceği prensibiyle çalışır. Bir elektrik alanı, bir yarı iletkendeki elektronların ve deliklerin sayısını artırarak iletkenliğini değiştirebilir. Elektrik alanı, ters taraflı bir p-n bağlantısı ile uygulanabilir ve bir bağlantı alan etkili transistör (JFET) veya dökme malzemeden bir oksit tabakası ile izole edilmiş bir elektrot oluşturur ve bir metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET).

“lans'taki en yaygın standarda ethernet denir ”

Şimdi bir gün en çok kullanılan MOSFET, katı hal cihazı ve yarı iletken cihazlar. Kapı elektrodu, iki terminal arasındaki bir 'kanalın' iletkenliğini kontrol edebilen bir elektrik alanı üretmek için yüklenir, buna kaynak ve drenaj denir. Kanaldaki taşıyıcı tipine bağlı olarak, cihaz n-kanallı (elektronlar için) veya p-kanallı (delikler için) MOSFET olabilir.

Yarıiletken Cihaz Malzemeleri

Silikon (Si), yarı iletken cihazlarda en yaygın kullanılan malzemedir. Daha düşük hammadde maliyetine ve nispeten basit bir işleme sahiptir. Kullanışlı sıcaklık aralığı, onu şu anda çeşitli rakip malzemeler arasında en iyi uzlaşma haline getiriyor. Yarı iletken cihaz imalatında kullanılan silikon, şu anda 300 mm (12 inç) gofret imalatına izin verecek kadar geniş çaplı kaseler halinde üretilmektedir.

Germanyum (Ge), erken yarı iletken malzemede yaygın olarak kullanılan bir maddeydi, ancak termal hassasiyeti silikondan daha az kullanışlı hale getiriyor. Günümüzde germanyum, çok yüksek hızlı SiGe cihazlarında kullanılmak üzere genellikle (Si) silikon ile alaşım haline getirilmektedir IBM, bu tür cihazların ana üreticisidir.

Galyum arsenit (GaAs), yüksek hızlı cihazlarla da yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak şimdiye kadar, bu malzemeden büyük çaplı çanaklar oluşturmak zor olmuştur, bu da silikon gofretlerden önemli ölçüde daha küçük gofret çaplarını sınırlandırarak Galyum arsenitinin seri üretimini gerçekleştirmiştir. (GaAs) cihazları silikondan önemli ölçüde daha pahalıdır.

Yaygın Yarı İletken Cihazların Listesi

Yaygın yarı iletken cihazların listesi esas olarak iki terminal, üç terminal ve dört terminal cihazı içerir.

Yaygın Yarı İletken Cihazlar

İki terminalli cihazlar

Diyot (doğrultucu diyot)
Gunn diyot
ETKİ diyotları
Lazer diyot
Zener diyot
Schottky diyot
PIN diyot
Tünel diyot
Işık yayan diyot (LED)
Fotoğraf transistörü
Fotosel
Güneş pili
Geçici voltaj bastırma diyotu
VCSEL

Üç terminalli cihazlar

Bipolar transistör
Alan etkili transistör
Darlington transistör
Yalıtımlı kapılı bipolar transistör (IGBT)
Birleşim transistörü
Silikon kontrollü doğrultucu
Tristör
TRIAC

Dört terminalli cihazlar

Fotoğraf birleştirici (Optocoupler)
Hall etkisi sensörü (manyetik alan sensörü)

Yarıiletken Cihaz Uygulamaları

Her tür transistör, mantık kapılarının yapı taşları , dijital devrelerin tasarımı için kullanışlıdır. Mikroişlemciler gibi dijital devrelerde, MOSFET'te anahtar (açma-kapama) görevi gören transistörler, örneğin, geçide uygulanan voltaj, anahtarın açık veya kapalı olup olmadığını belirler.

Transistörler, analog devreler göreceli olarak anahtar (açma-kapama) olarak işlev görmez, sürekli bir çıkış aralığıyla sürekli bir giriş aralığına yanıt verir. Yaygın analog devreler, osilatörleri ve yükselticileri içerir. Analog devreler ve dijital devreler arasında arayüz oluşturan veya çeviri yapan devreler, karışık sinyal devreleri olarak bilinir.

Yarı İletken Cihazların Avantajları

Yarı iletken cihazların filamentleri olmadığından, elektron emisyonuna neden olmak için onları ısıtmak için hiçbir güce ihtiyaç duyulmaz.
Isıtma gerekmediğinden, yarı iletken cihazlar devre açılır açılmaz devreye alınır.
Çalışma sırasında yarı iletken cihazlar herhangi bir uğultu sesi çıkarmaz.
Yarı iletken cihazlar, vakum tüplerine kıyasla düşük voltajlı çalışma gerektirir.
Küçük boyutları nedeniyle, yarı iletken cihazları içeren devreler çok kompakttır.
Yarı iletken cihazlar darbeye dayanıklıdır.
Yarı iletken cihazlar, vakum tüplerine kıyasla daha ucuzdur.
Yarı iletken cihazların neredeyse sınırsız bir ömrü vardır.
Yarı iletken cihazlarda vakum oluşturulması gerekmediğinden, vakum bozulma sorunu yaşamazlar.

Yarı İletken Cihazların Dezavantajları

Yarı iletken cihazlarda gürültü seviyesi vakum tüplerindekine göre daha yüksektir.
Sıradan yarı iletken cihazlar, sıradan vakum tüplerinin yapabildiği kadar fazla gücü idare edemez.
Yüksek frekans aralığında, zayıf yanıtlayıcıları vardır.

Bu nedenle, bu tamamen farklı tipte yarı iletken cihazlarla ilgilidir; iki terminal, üç terminal ve dört terminal cihazı içerir. Bu kavramı daha iyi anladığınızı umuyoruz. Ayrıca, bu konsept veya elektrik ve elektronik projeler ile ilgili herhangi bir şüpheniz varsa, lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak görüşlerinizi bildirin. İşte size bir soru, yarı iletken cihazların uygulamaları nelerdir?