ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 17
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ
Автоматтандыру және Ақпараттық технологиялар институты
Электроника,Телекоммуникация және Ғарыштық Технологиялар кафедрасы
СӨЖ
Тақырыбы: Жартыйлай өткізгіш материалдар
| № | Жұмысты орындау сапасы | Баға диапазоны | Орындалған % |
| 1 | Орындалған жоқ | 0% | |
| 2 | Орындалды | 0-50% | |
| 3 | Материялдық өзіндік жүйелендіру | 0-10% | |
| 4 | Талап етілген көлемде және көрсетілген мерзімде орындау | 0-5% | |
| 5 | Қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдалану | 0-5% | |
| 6 | Орындаған тапсырманың ерекшелігі | 0-10% | |
| 7 | СӨЖ-ді қорғау | 0-20% | |
| | Қорытынды: | 0-100% | |
Оқытушы: Абдыкадыров Аскар
Студент: Тлеубеков Бек
Мамандығы: ЕЕЕ
Тобы: 15:25-17:20
Алматы 2023ж
Ф КазҰТЗУ 706-06. СӨЖ
Кіріспе
Жартылай өткізгіш , өткізгіш пен оқшаулағыш арасындағы электр өткізгіштігі бойынша аралық кристалдық қатты заттардың кез келген класы . Жартылай өткізгіштер диодтарды , транзисторларды және интегралдық схемаларды қоса алғанда, әртүрлі электронды құрылғыларды өндіруде қолданылады . Мұндай құрылғылар ықшамдығы, сенімділігі, қуат тиімділігі және төмен құнының арқасында кең қолданыс тапты. Дискретті компоненттер ретінде олар қуат құрылғыларында, оптикалық сенсорларда және жарық шығарғыштарда, соның ішінде қатты күйдегі лазерлерде қолданылды. Олардың ток пен кернеуді өңдеу мүмкіндіктерінің кең ауқымы бар және одан да маңыздысы интеграцияны қамтамасыз етеді .күрделі, бірақ оңай жасалатын микроэлектрондық тізбектерге. Олар тұтынушылық және өнеркәсіптік нарықтардағы коммуникацияларға, сигналдарды өңдеуге, есептеуге және басқару қолданбаларына қызмет көрсететін электрондық жүйелердің көпшілігінің негізгі элементтері болып табылады.
Жартылай өткізгіштердің туу тарихын 1874 жылы түзеткіштің (AC-DC түрлендіргіші) ойлап табуынан бастауға болады. Арада ондаған жылдар өткен соң, АҚШ-тағы Bell Laboratories-те Бардин мен Браттейн 1947 жылы нүктелі контактілі транзисторды, ал Шокли түйіспені ойлап тапты. Бұл транзисторлар дәуірінің келгенін хабарлады . 1946 жылы АҚШ-тың Пенсильвания университеті вакуумдық түтіктерді қолданатын компьютер құрастырды. Компьютердің үлкендігі сонша, оның вакуумдық түтіктері бүкіл ғимаратты алып жатты және ол үлкен мөлшерде электр энергиясын тұтынып, көп жылу шығарды. Кейінірек инновациялық транзисторкалькулятор (компьютер) жасалды, содан бері компьютерлер секіріс пен шектен тыс өсті. 1956 жылы жартылай өткізгіштерді зерттеуге және транзисторды дамытуға қосқан үлесі үшін Шокли, Бардин және Браттейнге физика бойынша Нобель сыйлығы бірге берілді. Жартылай өткізгіштер
өнеркәсібі транзисторды ойлап тапқаннан кейін тез өсті. 1957 жылы ол 100 миллион доллар ауқымынан асып түсті. 1959 жылы биполярлы интегралды схеманы (IC) АҚШ-та Техас Инструментстің Килби және Фэйрчайлд жартылай өткізгішінің Нойс ойлап тапты. Бұл өнертабыс жартылай өткізгіштер тарихына үлкен әсер етті және ол IC таңын белгіледі. Өлшемі шағын және салмағы аз болғандықтан, IC әртүрлі электр құрылғыларында кеңінен қолданылды. 1967 жылы Texas Instruments IC
көмегімен электронды жұмыс үстелі калькуляторын (калькулятор) жасады. Жапонияда электронды жабдықтарды өндірушілер бірінен соң бірі калькуляторларды шығарды, ал қатал «калькулятор соғыстары» 1970 жылдардың соңына дейін жалғасты.
Жартылай өткізгіштердің қасиеттері
- Жартылай өткізгіш материалдың меншікті кедергісі оқшаулағыштан артық және өткізгіштен аз.
- Жартылай өткізгіштер кедергінің теріс температуралық коэффициентіне ие , яғни жартылай өткізгіштің кедергісі температураның жоғарылауымен азаяды және керісінше . Мысалы, германий төмен температурада оқшаулағыш болып табылады, бірақ жоғары температурада жақсы өткізгіш болады.
- Жартылай өткізгішке сәйкес металдық қоспаны ( мысалы , мышьяк, галлий, т.б.) қосқанда оның ток өткізгіштік қасиеттері айтарлықтай өзгереді.
Жартылай өткізгіштердің электрлік қасиеттері : жартылай өткізгіштер бейтарап күйде нашар өткізгіштер сияқты әрекет етеді, бірақ жартылай өткізгіштер арқылы ток өткізудің кейбір әдістері бар. Жартылай өткізгішті қоспалау арқылы ол өткізгіш материал сияқты әрекет етеді және ол арқылы токтың өтуіне мүмкіндік береді.
Кейбір жартылай өткізгіштерде қозған электрондар жылу шығарудың орнына жарық шығару арқылы босаңсуы мүмкін. Бұл жартылай өткізгіштер жарық диодтарын жасау үшін қолданылады. бұл жартылай өткізгіштің оптикалық қасиеті.
Жартылай өткізгіштің қасиеттерін энергия диапазоны арқылы жақсырақ түсінуге болады
Жартылай өткізгішке арналған энергия диапазоны
Жартылай өткізгіштер - бұл өткізгіштігі өткізгіш пен оқшаулағыш арасында болатын материалдар. Біз мұны осы энергетикалық жолақ теориясы арқылы түсіне аламыз. Жартылай өткізгіштерде энергия диапазоны толық дерлік, ал өткізгіштік диапазон бос дерлік. Электрондарды валенттік аймақтан өткізгіштік аймаққа жылжыту үшін бізге біраз энергия қажет.
Температураның жартылай өткізгіштерге әсері
Жартылай өткізгіш материалдың өткізгіштігі температураның өзгеруіне байланысты өзгереді. Бұл жартылай өткізгіш материал үшін маңызды нүкте болуы мүмкін. Мұнда температураның жартылай өткізгішке әсері туралы егжей-тегжейлі көреміз. Біз екі температурада жартылай өткізгішке әсерін көреміз.
1. Абсолютті нөлдік температурада : абсолютті нөлдік температурада барлық электрондар жартылай өткізгіш атомдармен тығыз ұсталады. Бұл температурада коваленттік байланыстардың беріктігі сонша, бос электрондар болмайды. Сондықтан бұл температурада жартылай өткізгіш кристалл оқшаулағыш сияқты әрекет етеді.
1-сурет
2. Абсолюттік нөлден жоғары температурада : Температура жоғарылағанда жылу энергиясының әсерінен коваленттік байланыстардың бір бөлігі үзіледі. Байланыстың үзілуі бос электрондарды тудырады. Сонымен, жартылай өткізгіште ток өткізе алатын бірнеше электрондар бар. Мұны «температураның жоғарылауымен жартылай өткізгіштің кедергісі төмендейді» деп те атайды.
Кремний мен германий
Кремний.Жартылай өткізгіштер жеке компьютерлер, теледидарлар, смартфондар, сандық камералар, IC карталары және т.б. сияқты таныс электр құрылғыларында кеңінен қолданылады. Жартылай өткізгіштерде ең жиі қолданылатын материал
кремний (химиялық символ = Si). Кремний - жер бетіндегі оттегінен кейінгі екінші ең көп таралған элемент. Кремнийдің көпшілігі топырақта және тау жыныстарында кездеседі, бірақ кремний табиғи суда, ағаштар мен өсімдіктерде де бар.
Алайда табиғатта кремний оттегімен, алюминиймен және магниймен қосылыстар түрінде кездеседі. Нәтижесінде кремний элементі қосылыстан алынып, тазартылуы керек. Интегралдық схемалар (IC) сияқты жартылай өткізгіштерде қолданылатын кремний бір кристалды қажет етедіөте жоғары тазалықтағы «99,999999999%» («он бір тоғыз» деп аталатын) құрылымы және экстракциядан кейін әртүрлі процестерді қолдану арқылы тазартылады.
Бір кристалдық құрылым - атомдар үш өлшемде ретті түрде орналасатын құрылым және орналасудың негізгі бірлігі кристалдық тор деп аталады. Монокристалл реттелген, үздіксіз орналасудағы кристалдық тор. Кремний кристалдық торында сегіз атомның қайталанатын үлгісінде алмаз текше кристалдық құрылымы бар. Әрбір кремний атомы төрт көршілес кремний атомымен төрт байланыс арқылы біріктірілген. Жартылай өткізгіштердің шикізаты ретінде өте кең таралған элемент кремний қолданылады, өйткені оның құрылымы тұрақты.
Кремнийді тазарту үлкен көлемдегі энергияны жұмсайды. Жапонияда тазалығы 98% кем емес тазартылған кремний (құйма) электр энергиясы салыстырмалы түрде арзан Австралиядан, Қытайдан және Бразилиядан импортталады.
Германий.Германий – жартылай өткізгіш. Таза элемент әдетте мышьяк, галлий немесе басқа элементтермен легирленген және мыңдаған электронды қосымшаларда транзистор ретінде пайдаланылған. Алайда бүгінде оны басқа жартылай өткізгіштер алмастырды.
Германий оксидінің сыну және дисперсия көрсеткіштері жоғары. Бұл оны кең бұрышты камера линзаларында және микроскоптарға арналған объективті линзаларда қолдануға жарамды етеді. Бұл қазір осы элемент үшін негізгі пайдалану болып табылады.
Сондай-ақ, германий легирлеуші (күміске 1% германий қосу оның күңгірттенуін тоқтатады), люминесцентті лампаларда және катализатор ретінде қолданылады.
Германий де, германий оксиді де инфрақызыл сәулеленуге мөлдір, сондықтан инфрақызыл спектроскоптарда қолданылады.
Германий кендері өте сирек кездеседі. Олар германит және аргиродит минералдары ретінде аз мөлшерде кездеседі. Жер қыртысындағы германийдің жалпы мөлшері салмағы бойынша 1,5⋅10-4% құрайды, яғни, мысалы, сурьма, күміс, висмуттан көп. Жер қыртысындағы елеусіз мөлшері мен кейбір кең тараған элементтерге геохимиялық жақындығына байланысты германий басқа минералдардың кристалдық торларына еніп, өзінің минералдарын түзу мүмкіндігінің шектеулілігін көрсетеді. Сондықтан оның өзіндік минералдары, германий өте сирек кездеседі.Олардың барлығы дерлік сульфотұздар: германит Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6-10% Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6-7% Ge), конфилдит Ag8 (Sn, Ge) S6 (2% Ge дейін) және басқа да сирек минералдар (ультрабасит, ранерит, франкейт). Германийдің негізгі бөлігі жер қыртысында көптеген тау жыныстары мен минералдарда шашыранды.
Қорытынды
Жартылай өткізгіштің өзі дүкендерде электр құрылғылары ретінде сатылмайтындықтан, оны түсіну қиын болуы мүмкін, бірақ шын мәнінде ол көптеген электр құрылғыларында қолданылады .
Мысалы, кондиционерлерде қолданылатын температура сенсорлары жартылай өткізгіштермен жасалады . Күріш пештері күрішті тамаша пісіреді, себебі жартылай өткізгіштер температураны дәл басқарады. Дербес компьютерлермен жұмыс істейтін орталық процессорлар жартылай өткізгіштермен де жасалады . Ұялы телефондар/смартфондар, сандық камералар, теледидарлар, кір жуғыш машиналар, тоңазытқыштар және жарықдиодты шамдар сияқты күнделікті өмірде көптеген сандық тұтынушылық өнімдер де қолданылады. Тұрмыстық электроникадан басқа, жартылай өткізгіштер банктік банкоматтардың, пойыздардың, интернеттің, байланыс пен әлеуметтік инфрақұрылымның басқа бөліктерінің жұмысында орталық рөл атқарады, мысалы, қарттарды күту үшін қолданылатын медициналық желі, т.б. Сонымен қатар, тиімді логистикалық жүйелер энергияны үнемдеуге және жаһандық қоршаған ортаның сақталуына ықпал етеді. Автомобильге орнатылған жартылай өткізгіш құрылғылардың саны тұрақты түрде өсуде. Автомобильге орнатылған жартылай өткізгіштердің көптеген түрлері бар