குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் மற்றும் சுற்றுகள், பயன்பாடுகள்

சிக்கல்களை அகற்ற எங்கள் கருவியை முயற்சிக்கவும்





செமிகண்டக்டர் சாதனம் ஒரு நல்ல கடத்தி அல்லது நல்ல இன்சுலேட்டர் இல்லாத ஒரு பொருளால் ஆனது, இது ஒரு குறைக்கடத்தி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இத்தகைய சாதனங்கள் அவற்றின் நம்பகத்தன்மை, சுருக்கத்தன்மை மற்றும் குறைந்த செலவு காரணமாக பரந்த பயன்பாடுகளை நிறுவியுள்ளன. இவை தனித்தனி கூறுகள், அவை சக்தி சாதனங்கள், கச்சிதமான ஆப்டிகல் சென்சார்கள் மற்றும் திட-நிலை ஒளிக்கதிர்கள் உள்ளிட்ட ஒளி உமிழ்ப்பான் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை தற்போதைய மற்றும் மின்னழுத்த கையாளுதல் திறன்களின் பரந்த அளவைக் கொண்டுள்ளன, தற்போதைய மதிப்பீடுகள் 5,000 ஆம்பியர் மற்றும் மின்னழுத்த மதிப்பீடுகள் 100,000 வோல்ட்டுகளுக்கு மேல் உள்ளன. மிக முக்கியமாக, குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் சிக்கலான ஆனால் உடனடியாக உருவாக்கக்கூடிய மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளில் ஒருங்கிணைக்க தங்களை கடன் கொடுங்கள். தரவு செயலாக்கம், நுகர்வோர் மற்றும் தொழில்துறை கட்டுப்பாட்டு கருவிகளுடனான தகவல்தொடர்புகள் உள்ளிட்ட பெரும்பான்மையான மின்னணு அமைப்புகளின் முக்கிய கூறுகள் அவை எதிர்காலத்தில் உள்ளன.

குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் என்றால் என்ன?

குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் தவிர வேறில்லை மின்னணு கூறுகள் சிலிக்கான், ஜெர்மானியம் மற்றும் காலியம் ஆர்சனைடு, மற்றும் கரிம அரைக்கடத்திகள் போன்ற குறைக்கடத்தி பொருட்களின் மின்னணு பண்புகளை சுரண்டும். குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் பல பயன்பாடுகளில் வெற்றிட குழாய்களை மாற்றியுள்ளன. அதிக வெற்றிடத்தில் தெர்மோனிக் உமிழ்வுக்கு மாறாக அவை திட நிலையில் மின்னணு கடத்துதலைப் பயன்படுத்துகின்றன. செமிகண்டக்டர் சாதனங்கள் தனித்தனி சாதனங்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் , இது ஒரு அரைக்கடத்தி அடி மூலக்கூறு அல்லது செதிலில் தயாரிக்கப்பட்டு ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட சில முதல் பில்லியன் சாதனங்கள் வரை இருக்கும்.




குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்

குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்

குறைக்கடத்தி பொருட்கள் அவற்றின் நடத்தையால் பயனுள்ளதாக இருக்கும், அவை அசுத்தங்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் எளிதில் கையாளக்கூடியவை ஊக்கமருந்து எனப்படுகின்றன. குறைக்கடத்தி கடத்துத்திறனை மின்சாரம் அல்லது காந்தப்புலம், ஒளி அல்லது வெப்பத்திற்கு வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் அல்லது ஒரு அளவிடப்பட்ட மோனோ படிக கட்டத்தின் இயந்திர சிதைவின் மூலம் கட்டுப்படுத்தலாம், இதனால் குறைக்கடத்திகள் சிறந்த சென்சார்களை உருவாக்க முடியும். ஒரு குறைக்கடத்தியில் தற்போதைய கடத்தல் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் இல்லாமல் நிகழ்கிறது, இது கூட்டாக சார்ஜ் கேரியர்கள் என அழைக்கப்படுகிறது. சிலிக்கான் ஊக்கமருந்து ஒரு சிறிய அளவு தூய்மையற்ற அணுக்களைச் சேர்ப்பதன் மூலமும் பாஸ்பரஸ் அல்லது போரனுக்கும் செய்யப்படுகிறது, குறைக்கடத்திக்குள் எலக்ட்ரான்கள் அல்லது துளைகளின் எண்ணிக்கையை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது.



ஒரு அளவிடப்பட்ட குறைக்கடத்தி அதிகப்படியான துளைகளைக் கொண்டிருக்கும்போது, ​​அது “பி-வகை” (துளைகளுக்கு நேர்மறை) குறைக்கடத்தி என அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் அதில் சில இலவச எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும்போது, ​​அது “என்-வகை” (எலக்ட்ரான்களுக்கு எதிர்மறை) குறைக்கடத்தி என அழைக்கப்படுகிறது. பெரும்பான்மையான மொபைல் கட்டண கேரியர்களின் கட்டண அறிகுறி. N- வகை மற்றும் p- வகை குறைக்கடத்திகள் ஒன்றாக இணைந்த இடத்தில் உருவாகும் சந்திகள் p-n சந்தி என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

டையோடு

ஒரு குறைக்கடத்தி டையோடு ஒரு சாதனம் பொதுவாக ஒற்றை p-n சந்திப்பால் ஆனது. ஒரு பி-வகை மற்றும் என்-வகை குறைக்கடத்தியின் சந்திப்பு ஒரு குறைப்பு பகுதியை உருவாக்குகிறது, அங்கு நடப்பு கடத்தல் மொபைல் சார்ஜ் கேரியர்களின் பற்றாக்குறையால் ஒதுக்கப்பட்டுள்ளது. சாதனம் முன்னோக்கி சார்புடையதாக இருக்கும்போது, ​​இந்த குறைப்பு பகுதி குறைக்கப்படுகிறது, இது குறிப்பிடத்தக்க கடத்துதலை அனுமதிக்கிறது, டையோடு தலைகீழ் சார்புடையதாக இருக்கும்போது, ​​குறைந்த மின்னோட்டத்தை மட்டுமே அடைய முடியும் மற்றும் குறைப்பு பகுதியை நீட்டிக்க முடியும். ஒரு குறைக்கடத்தியை வெளிச்சத்திற்கு வெளிப்படுத்துவது எலக்ட்ரான் துளை ஜோடிகளை உருவாக்க முடியும், இது இலவச கேரியர்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கிறது, இதன் மூலம் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கும். இந்த நிகழ்வைப் பயன்படுத்த உகந்ததாக இருக்கும் டையோட்கள் ஃபோட்டோடியோட்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. ஒளி, ஒளி-உமிழும் டையோட்கள் மற்றும் லேசர் டையோட்களை உருவாக்க கூட்டு அரைக்கடத்தி டையோட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

டையோடு

டையோடு

டிரான்சிஸ்டர்

இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டர்கள் p-n-p அல்லது n-p-n உள்ளமைவில் இரண்டு p-n சந்திகளால் உருவாகின்றன. நடுத்தர அல்லது அடித்தளம், சந்திப்புகளுக்கு இடையிலான பகுதி பொதுவாக மிகவும் குறுகியது. மற்ற பகுதிகள் மற்றும் அவற்றுடன் தொடர்புடைய முனையங்கள் உமிழ்ப்பான் மற்றும் சேகரிப்பாளர் என அழைக்கப்படுகின்றன. அடிப்படை மற்றும் உமிழ்ப்பான் இடையே சந்தி வழியாக செலுத்தப்படும் ஒரு சிறிய மின்னோட்டம் அடிப்படை சேகரிப்பான் சந்தியின் பண்புகளை மாற்றுகிறது, எனவே இது தலைகீழ் சார்புடையதாக இருந்தாலும் மின்னோட்டத்தை நடத்த முடியும். இது சேகரிப்பாளருக்கும் உமிழ்ப்பாளருக்கும் இடையில் ஒரு பெரிய மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது, மேலும் இது அடிப்படை-உமிழ்ப்பான் மின்னோட்டத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.


டிரான்சிஸ்டர்

டிரான்சிஸ்டர்

என பெயரிடப்பட்ட மற்றொரு வகை டிரான்சிஸ்டர் புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர் , இது ஒரு மின் புலம் இருப்பதால் குறைக்கடத்தி கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கலாம் அல்லது குறைக்கலாம் என்ற கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது. ஒரு மின்சார புலம் ஒரு குறைக்கடத்தியில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கக்கூடும், இதனால் அதன் கடத்துத்திறனை மாற்றும். மின்சார புலம் ஒரு தலைகீழ்-சார்புடைய p-n சந்தி மூலம் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் இது ஒரு சந்தி புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர் (JFET) அல்லது ஆக்சைடு அடுக்கு மூலம் மொத்தப் பொருட்களிலிருந்து காப்பிடப்பட்ட ஒரு மின்முனை மூலம் உருவாகிறது, மேலும் இது உலோக-ஆக்சைடு குறைக்கடத்தி புலம்-விளைவு டிரான்சிஸ்டர் (MOSFET).

இப்போது ஒரு நாள் MOSFET, ஒரு திட-நிலை சாதனம் மற்றும் குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் அதிகம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரண்டு முனையங்களுக்கிடையில் ஒரு “சேனலின்” கடத்துத்திறனைக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய மின்சாரத் துறையை உருவாக்க கேட் மின்முனை வசூலிக்கப்படுகிறது, இது மூல மற்றும் வடிகால் என அழைக்கப்படுகிறது. சேனலில் உள்ள கேரியரின் வகையைப் பொறுத்து, சாதனம் n- சேனல் (எலக்ட்ரான்களுக்கு) அல்லது பி-சேனல் (துளைகளுக்கு) MOSFET ஆக இருக்கலாம்.

குறைக்கடத்தி சாதன பொருட்கள்

சிலிக்கான் (Si) குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருள். இது குறைந்த மூலப்பொருள் செலவு மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான செயல்முறையைக் கொண்டுள்ளது. அதன் பயனுள்ள வெப்பநிலை வரம்பு தற்போது பல்வேறு போட்டி பொருட்களில் சிறந்த சமரசத்தை உருவாக்குகிறது. குறைக்கடத்தி சாதன உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படும் சிலிக்கான் தற்போது 300 மிமீ (12 அங்குல) செதில்களை உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கும் அளவுக்கு பெரிய விட்டம் கொண்ட கிண்ணங்களாக புனையப்பட்டுள்ளது.

ஜெர்மானியம் (ஜீ) ஆரம்பகால குறைக்கடத்தி பொருளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் அதன் வெப்ப உணர்திறன் சிலிக்கானை விட குறைவான பயனுள்ளதாக இருக்கும். இப்போதெல்லாம், ஜெர்மானியம் பெரும்பாலும் (Si) சிலிக்கான் உடன் மிக அதிவேக SiGe சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது போன்ற சாதனங்களின் முக்கிய தயாரிப்பாளராக IBM உள்ளது.

காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) அதிவேக சாதனங்களுடன் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் இதுவரை, இந்த பொருளின் பெரிய-விட்டம் கொண்ட கிண்ணங்களை உருவாக்குவது கடினம், இது சிலிக்கான் செதில்களைக் காட்டிலும் கணிசமாக சிறியதாக இருக்கும் செதில் விட்டம் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இதனால் காலியம் ஆர்சனைடை பெருமளவில் உற்பத்தி செய்கிறது (GaAs) சாதனங்கள் சிலிக்கானை விட கணிசமாக விலை அதிகம்.

பொதுவான குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் பட்டியல்

பொதுவான குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் பட்டியலில் முக்கியமாக இரண்டு முனையங்கள், மூன்று முனையங்கள் மற்றும் நான்கு முனைய சாதனங்கள் உள்ளன.

பொதுவான குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்

பொதுவான குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்

இரண்டு முனைய சாதனங்கள்

  • டையோடு (திருத்தி டையோடு)
  • கன் டையோடு
  • IMPACT டையோட்கள்
  • லேசர் டையோடு
  • ஜீனர் டையோடு
  • ஷாட்கி டையோடு
  • பின் டையோடு
  • சுரங்க டையோடு
  • ஒளி உமிழும் டையோடு (எல்.ஈ.டி)
  • புகைப்பட டிரான்சிஸ்டர்
  • ஃபோட்டோகெல்
  • சூரிய மின்கலம்
  • நிலையற்ற-மின்னழுத்த-அடக்குமுறை டையோடு
  • வி.சி.எஸ்.இ.எல்

மூன்று முனைய சாதனங்கள்

நான்கு முனைய சாதனங்கள்

  • புகைப்பட இணைப்பு (ஆப்டோகூப்லர்)
  • ஹால் விளைவு சென்சார் (காந்தப்புல சென்சார்)

குறைக்கடத்தி சாதன பயன்பாடுகள்

அனைத்து வகையான டிரான்சிஸ்டரையும் பயன்படுத்தலாம் தர்க்க வாயில்களின் கட்டுமான தொகுதிகள் , இது டிஜிட்டல் சுற்றுகளின் வடிவமைப்பிற்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும். மைக்ரோசொசஸர்கள், டிரான்சிஸ்டர்கள் போன்ற டிஜிட்டல் சுற்றுகளில், இது MOSFET இல் சுவிட்ச் (ஆன்-ஆஃப்) ஆக செயல்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, வாயிலுக்கு பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் சுவிட்ச் ஆன் அல்லது ஆஃப் என்பதை தீர்மானிக்கிறது.

டிரான்சிஸ்டர்கள் அனலாக் சுற்றுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன சுவிட்சுகள் (ஆன்-ஆஃப்) ஒப்பீட்டளவில் செயல்படாது, அவை தொடர்ச்சியான வெளியீட்டுடன் தொடர்ச்சியான உள்ளீட்டுக்கு பதிலளிக்கின்றன. பொதுவான அனலாக் சுற்றுகளில் ஆஸிலேட்டர்கள் மற்றும் பெருக்கிகள் அடங்கும். அனலாக் சுற்றுகள் மற்றும் டிஜிட்டல் சுற்றுகளுக்கு இடையில் இடைமுகம் அல்லது மொழிபெயர்க்கும் சுற்றுகள் கலப்பு-சமிக்ஞை சுற்றுகள் என அழைக்கப்படுகின்றன.

குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் நன்மைகள்

  • குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கு இழை இல்லை என்பதால், எலக்ட்ரான்களின் உமிழ்வை ஏற்படுத்த அவற்றை வெப்பப்படுத்த எந்த சக்தியும் தேவையில்லை.
  • வெப்பமாக்கல் தேவையில்லை என்பதால், சுற்று சுவிட்ச் ஆப் செய்யப்பட்டவுடன் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் செயல்படுகின்றன.
  • செயல்பாட்டின் போது, ​​குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் எந்த சத்தமும் இல்லை.
  • செமிகண்டக்டர் சாதனங்களுக்கு வெற்றிடக் குழாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த மின்னழுத்த செயல்பாடு தேவைப்படுகிறது.
  • அவற்றின் சிறிய அளவுகள் காரணமாக, குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் சம்பந்தப்பட்ட சுற்றுகள் மிகவும் கச்சிதமானவை.
  • குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் அதிர்ச்சி ஆதாரம்.
  • வெற்றிடக் குழாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் மலிவானவை.
  • குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் கிட்டத்தட்ட வரம்பற்ற ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன.
  • குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் எந்த வெற்றிடத்தையும் உருவாக்க வேண்டியதில்லை என்பதால், அவர்களுக்கு வெற்றிட சீரழிவு சிக்கல் இல்லை.

குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் தீமைகள்

  • வெற்றிடக் குழாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் இரைச்சல் அளவு அதிகமாக உள்ளது.
  • சாதாரண குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் சாதாரண வெற்றிடக் குழாய்களால் செய்யக்கூடிய அளவுக்கு அதிக சக்தியைக் கையாள முடியாது.
  • அதிக அதிர்வெண் வரம்பில், அவர்கள் மோசமான பதிலளிப்பாளரைக் கொண்டுள்ளனர்.

எனவே, இது பல்வேறு வகையான குறைக்கடத்தி சாதனங்களில் இரண்டு முனையங்கள், மூன்று முனையங்கள் மற்றும் நான்கு முனைய சாதனங்கள் ஆகியவை அடங்கும். இந்த கருத்தை நீங்கள் நன்கு புரிந்து கொண்டீர்கள் என்று நம்புகிறோம். மேலும், இந்த கருத்து அல்லது மின் மற்றும் மின்னணு திட்டங்கள் குறித்து ஏதேனும் சந்தேகம் இருந்தால், தயவுசெய்து கீழேயுள்ள கருத்துப் பிரிவில் கருத்துத் தெரிவிப்பதன் மூலம் உங்கள் கருத்தைத் தெரிவிக்கவும். இதோ உங்களுக்கான கேள்வி, குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் பயன்பாடுகள் என்ன?

புகைப்பட வரவு: