ఎలక్ట్రానిక్స్ వర్క్: సెమీకండక్టర్ బేసిక్స్

సెమీకండక్టర్స్ అనే పదార్ధాల తరగతి ఆధునిక సాంకేతిక పరిజ్ఞానం సాధ్యం అవుతుంది. అన్ని చురుకైన భాగాలు, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు, మైక్రోచిప్స్, ట్రాన్సిస్టర్లు, అలాగే పలు సెన్సార్లు సెమీకండక్టర్ పదార్థాలతో నిర్మించబడతాయి. సిలికాన్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఉపయోగించే అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు బాగా తెలిసిన అర్థవాహక పదార్థం అయినప్పటికీ, విస్తృత స్థాయి సెమీకండక్టర్లను జెర్మేనియం, గల్లెమ్ ఆర్సెనైడ్, సిలికాన్ కార్బైడ్, అలాగే సేంద్రీయ సెమీకండక్టర్స్ వంటి వాడతారు. ప్రతి పదార్థం ధర / పనితీరు నిష్పత్తి, అధిక-వేగం ఆపరేషన్, అధిక-ఉష్ణోగ్రత లేదా సిగ్నల్కు కావలసిన ప్రతిస్పందన వంటి పట్టికకు కొన్ని ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.

కండక్టర్స్

సెమీకండక్టర్లను చాలా ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది తయారీ ప్రక్రియ సమయంలో వారి ఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు మరియు ప్రవర్తనను ఖచ్చితంగా నియంత్రించే సామర్ధ్యం. సెమీకండక్టర్ లక్షణాలు డోపింగ్ అని పిలువబడే ప్రక్రియ ద్వారా సెమీకండక్టర్లో చిన్న మొత్తంలో మలినాలను చేర్చడం ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, వేర్వేరు మలినాలను మరియు వేర్వేరు ప్రభావాలు ఉత్పత్తి చేసే సాంద్రతలు. డోపింగ్ను నియంత్రించడం ద్వారా, సెమీకండక్టర్ ద్వారా విద్యుత్ కదలికలు నియంత్రించబడతాయి.

ఒక సాధారణ కండక్టర్ లో, రాగి వంటి, ఎలక్ట్రాన్లు ప్రస్తుత మరియు చార్జ్ క్యారియర్ గా చట్టం తీసుకు. సెమీకండక్టర్లలో ఎలక్ట్రాన్లు మరియు 'రంధ్రాలు', ఎలక్ట్రాన్ లేకపోవడం, ఛార్జ్ వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి. సెమీకండక్టర్ యొక్క డోపింగ్ను నియంత్రించడం ద్వారా, వాహకత్వం మరియు చార్జ్ క్యారియర్ ఎలక్ట్రాన్ లేదా రంధ్రం ఆధారంగా రూపొందించవచ్చు.

రెండు రకాల డోపింగ్, N- టైప్ మరియు P- రకాలు ఉన్నాయి. N- రకం dopants, సాధారణంగా భాస్వరం లేదా ఆర్సెనిక్, ఐదు ఎలక్ట్రాన్లు కలిగి, ఒక సెమీకండక్టర్ జోడించినప్పుడు అదనపు ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ అందిస్తుంది. ఎలెక్ట్రాన్లకు ప్రతికూల చార్జ్ ఉన్నందున, ఈ పదార్ధాన్ని డీప్ చేయబడినది N- రకం అంటారు. బోరాన్ మరియు గాలమ్ వంటి P- రకం డోపాంట్లు, మూడు ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి, ఇవి సెమీకండక్టర్ క్రిస్టల్ లో ఎలక్ట్రాన్ లేనందున ఫలితంగా, ఒక రంధ్రం లేదా ధనాత్మక చార్జ్ని సృష్టించడం వలన P- రకం అనే పేరు ఏర్పడుతుంది. N- రకం మరియు P- రకం రెండు డోపాంట్లు కూడా, నిమిషం పరిమాణంలో కూడా, ఒక సెమీకండక్టర్ను ఒక మంచి కండక్టర్ చేస్తుంది. అయితే, N- రకం మరియు P- రకం సెమీకండక్టర్స్ కేవలం మంచి కండక్టర్లగా ఉండటం వలన చాలా ప్రత్యేకమైనవి కాదు. అయినప్పటికీ, మీరు వాటిని ఒకరితో ఒకరు సంప్రదించినప్పుడు, ఒక P-N జంక్షన్ ఏర్పరుచుకుంటూ, మీరు చాలా భిన్నమైన మరియు చాలా ఉపయోగకరమైన ప్రవర్తనలను పొందుతారు.

P-N జంక్షన్ డయోడ్

ఒక P-N జంక్షన్, ప్రతి పదార్థం వేరుగా కాకుండా, ఒక కండక్టర్ వలె వ్యవహరించదు. ప్రవాహం ప్రస్తుత దిశలో ప్రవాహాన్ని అనుమతించడం కంటే, ఒక P-N జంక్షన్ ఒకే ప్రవాహంలో ప్రవాహాన్ని మాత్రమే అనుమతిస్తుంది, దీనితో ప్రాథమిక డయోడ్ను సృష్టించడం జరుగుతుంది. ముందుకు-దిశలో (ముందుకు బయాస్) ఒక P-N జంక్షన్ అంతటా ఒక వోల్టేజ్ను వర్తింపజేస్తుంది N- రకం ప్రాంతంలో ఎలక్ట్రాన్లు P- రకం ప్రాంతంలో రంధ్రాలతో మిళితం చేయడానికి సహాయపడుతుంది. డయోడ్ ద్వారా ప్రస్తుత (రివర్స్ బయాస్) ప్రవాహాన్ని రివర్స్ చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నప్పుడు ఎలెక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు వేరుగా ఉంటాయి. ఇతర మార్గాల్లో P-N సంకలనాలను కలిపి ట్రాన్సిస్టర్ వంటి ఇతర సెమీకండక్టర్ భాగాలకు తలుపులు తెరుస్తుంది.

ట్రాన్సిస్టర్లు

ఒక ప్రాథమిక ట్రాన్సిస్టర్ను డయోడ్లో ఉపయోగించే రెండు కంటే మూడు N- రకం మరియు P- రకం పదార్థాల జంక్షన్ యొక్క మిశ్రమం నుండి తయారు చేస్తారు. ఈ పదార్ధాలను కలపడం NPN మరియు PNP ట్రాన్సిస్టర్లను దిగుమతి చేస్తుంది, ఇవి బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్లు లేదా BJT లుగా పిలువబడతాయి. సెంటర్, లేదా బేస్, ప్రాంతం BJT ట్రాన్సిస్టర్ ఒక స్విచ్ లేదా యాంప్లిఫైయర్ వలె వ్యవహరించడానికి అనుమతిస్తుంది.

NPN మరియు PNP ట్రాన్సిస్టర్లు రెండు డయోడ్లను తిరిగి వెనక్కి తీసుకువెళుతుండగా, ఇది ప్రస్తుత దిశలో ప్రవహించే అన్ని అడ్డుకుంటుంది. సెంటర్ పొర ముందుకు పక్షపాతంతో ఉన్నపుడు, మధ్య పొరలో ఒక చిన్న ప్రవాహం ఏర్పడితే, కేంద్రం పొర మార్పుతో ఏర్పడిన డయోడ్ యొక్క లక్షణాలు మొత్తం పరికరాన్ని విస్తృతంగా ప్రవహిస్తాయి. ఈ ప్రవర్తన చిన్న కరెంట్లను విస్తరింపచేసే సామర్ధ్యంను మరియు ప్రస్తుత సోర్స్ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చెయ్యడానికి ఒక స్విచ్గా వ్యవహరించడానికి ఒక ట్రాన్సిస్టర్ను అందిస్తుంది.

ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పరికరాలను వివిధ రకాలైన P-N జంక్షన్లను అధునాతన, ప్రత్యేక ఫంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్లు నుండి నియంత్రిత డయోడ్లకు కలపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు. క్రింది P- ఎన్ జంక్షన్ల జాగ్రత్తగా కలయికల నుండి తయారు చేసిన కొన్ని భాగాలు మాత్రమే.

DIAC
లేజర్ డయోడ్
కాంతి ఉద్గార డయోడ్ (LED)
జెనర్ డయోడ్
డార్లింగ్టన్ ట్రాన్సిస్టర్
ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్, MOSFET లతో సహా
IGBT ట్రాన్సిస్టర్
సిలికాన్ నియంత్రిత రెక్టిఫైయర్ (SCR)
ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (IC లు)
మైక్రోప్రాసెసర్
డిజిటల్ మెమరీ - RAM మరియు ROM

సెన్సార్స్

సెమీకండక్టర్స్ అనుమతించే ప్రస్తుత నియంత్రణతో పాటు, సమర్థవంతమైన సెన్సార్ల కోసం చేసే లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు కాంతిలో మార్పులకు ఇవి సున్నితంగా ఉంటాయి. సెమీ-వాహక సెన్సార్కు అత్యంత సాధారణ ప్రతిస్పందనగా ప్రతిఘటనలో మార్పు. సెమీకండక్టర్ లక్షణాల ద్వారా సాధ్యమయ్యే సెన్సార్ల రకాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.