इलेक्ट्रॉनिक्स कसे कार्य करते

सेमीकंडक्टर मूलतत्त्वे

आढावा

आधुनिक तंत्रज्ञानामुळे अर्धसंचारक म्हणून ओळखल्या जाणार्या साहित्याच्या एका वर्गाचे शक्य आभार सर्व सक्रिय घटक, एकात्मिक सर्किट, मायक्रोचिप्स, ट्रान्झिस्टर, तसेच अनेक सेन्सर्सची अर्धसंवाहक सामग्रीसह बांधली जाते. सिलिकॉन सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे आणि इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले जाणारे सर्वोत्तम अर्धसंचारक साहित्य आहे, तर जर्मेनियम, गॅलियम आर्सेनाइड, सिलिकॉन कार्बाईड, तसेच सेंद्रीय अर्धसंरक्षकांसह अनेक अर्धवाहकांचा वापर केला जातो. प्रत्येक सामग्री किंमत / कामगिरी प्रमाण, हाय-स्पीड ऑपरेशन, उच्च-तापमान, किंवा सिग्नलला अपेक्षित प्रतिसाद या सारख्या टेबलांद्वारे काही फायदे आणते.

सेमीकंडक्टर

जे अर्धवाहक तेवढे उपयुक्त करतात ते उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान त्यांच्या विद्युतीय गुणधर्मांवर आणि वर्तनवर नियंत्रण ठेवण्याची क्षमता आहे. अर्धसंवाहक गुणधर्म अर्धसंवाहक मध्ये दोषांच्या थोड्या प्रमाणात जोडून डोपिंग नावाच्या प्रक्रियेद्वारे नियंत्रित केले जाते, विविध अशुद्धता आणि सांद्रता विविध प्रभावाचे उत्पादन करतात. डोपिंगवर नियंत्रण केल्याने अर्धसंशोधनाद्वारे विद्युत् प्रवाह चालू होतो त्या पद्धतीने त्यावर नियंत्रण करता येते.

ठराविक कंडक्टरमध्ये, तांबे सारख्या, विद्युत् प्रवाह चालू करतात आणि चार्ज कॅरियर म्हणून काम करतात. सेमीकंडक्टर्समध्ये इलेक्ट्रॉन्स आणि 'छिद्र' हे दोन्ही इलेक्ट्रॉन्स नसल्यामुळे प्रभारी वाहक म्हणून काम करतात. सेमीकंडक्टरच्या डोपिंगवर नियंत्रण करून, चालकता, आणि चार्ज कॅरियर एकतर इलेक्ट्रॉन किंवा छिद्र आधारित असेल.

दोन प्रकारचे डोपिंग, एन-प्रकार आणि पी-प्रकार आहेत. एन-प्रकार डोपेंट्स, विशेषत: फॉस्फोरस किंवा आर्सेनिकमध्ये पाच इलेक्ट्रॉन्स असतात, ज्यात अर्धसंवाहक जोडल्यास अतिरिक्त मोफत इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते. इलेक्ट्रॉनांकडे नकारात्मक चार्ज असल्याने, या प्रकाराला "एन-टाईप" म्हटले जाते. बोरॉन आणि गॅलिअमसारख्या पी-प्रकार डोपेंट्समध्ये केवळ तीन इलेक्ट्रॉन असतात ज्यामुळे अर्धसंवाहक क्रिस्टलमध्ये इलेक्ट्रॉनची अनुपस्थिती निर्माण होते, प्रभावीपणे एक भोक किंवा सकारात्मक चार्ज बनविते, म्हणूनच पी-प्रकारचे नाव. N-type आणि P-type डोपेंट्स दोन्ही अगदी मिनिमिक प्रमाणात देखील एक सेमीकंडक्टर एक सभ्य संचालक बनवेल. तथापि, N- प्रकार आणि P- प्रकार अर्धवाहक हे केवळ सभ्य कंडक्टर नसून, स्वतःच फार विशेष नाहीत. तथापि, जेव्हा आपण त्यांना एकमेकांशी संपर्कात असता, पी.एन. जंक्शन उभारणी करता तेव्हा आपल्याला काही अतिशय भिन्न आणि अतिशय उपयुक्त आचरण मिळतात.

पीएन जंक्शन डायोड

एक पीएन जंक्शन, प्रत्येक साहित्याचा वेगळा नसून, कंडक्टरसारखं काम करत नाही. सध्याच्या दिशेने प्रवाह करण्यास परवानगी देण्याऐवजी, एक पी.एन. जंक्शन फक्त वर्तमान दिशेत प्रवाह करण्यास अनुमती देतो, मुलभूत डायोड तयार करणे. पीएन जंक्शन वर फॉरवर्ड दिशानिर्देश (फॉरवर्ड बायस) मध्ये व्होल्टेज लागू केल्याने पी-प्रकार विभागातील गटासह एन-प्रकार प्रदेशातील इलेक्ट्रॉनांना मदत होते. डायोडच्या माध्यमातून चालू (उलट पूर्वग्रह) चा प्रवाह उलट करण्याचा प्रयत्न केल्याने इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रे वेगळी राहतात जेणेकरुन वर्तमान जंक्शन ओलांडून वाहते. पीएन जंक्शनचे इतर मार्गांनी संयोजन केल्यास इतर ट्रान्झिस्टरसारख्या इतर अर्धसंवाहक घटकांना दरवाजे उघडतात.

ट्रांजिस्टर

एक मूल ट्रान्झिस्टर डायोडमध्ये वापरलेल्या दोनपेक्षा तीन एन-प्रकार आणि पी-प्रकारचे संचय यांच्या संयोगातून तयार केले आहे. ही सामग्री एकत्रित केल्याने एनपीएन आणि पीएनपी ट्रान्झिस्टर्सचा वापर केला जातो जो द्विवार्षिक जंक्शन ट्रान्झिस्टर्स किंवा बीजेटीस् म्हणून ओळखले जातात. केंद्र, किंवा बेस, प्रदेश BJT ट्रांझिस्टर एक स्विच किंवा अँप्लीफायर म्हणून कार्य करण्यास परवानगी देते.

एनपीएन आणि पीएनपी ट्रान्झिस्टर्स दोन डी डायस प्रमाणे दिसतील, जे सर्व वर्तमान कोणत्याही दिशेने वाहतुक करेल. जेव्हा केंद्र स्तर पूर्वग्रहदूषित असेल तेव्हा केंद्रस्थानाच्या थराच्या माध्यमाने एक लहान प्रवाह वाहते, तर संपूर्ण बदलून संपूर्ण यंत्रास वाहून जाण्याची परवानगी देण्यासाठी केंद्र स्तर बदलासह डायोडचे गुणधर्म तयार केले जातात. हे वर्तन ट्रांजिस्टरला लहान प्रवाहांना वाढविण्याची क्षमता देते आणि चालू स्त्रोत चालू किंवा बंद करण्यासाठी स्वीच म्हणून काम करते.

विविध प्रकारचे ट्रांजिस्टर आणि इतर अर्धसंवाहक उपकरण प्रगत, विशेष फंक्शन ट्रान्सिस्टर्सपासून नियंत्रित डायोड्सपर्यंत अनेक प्रकारे पीएन जंक्शनसह एकत्र केले जाऊ शकतात. खालील पीएन जंक्शनकरीता सावध जोडण्यांपासून तयार केलेले काही घटक आहेत.

• डीआयएसी
• लेझर डायोड
• प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LED)
• Zener डायोड
• डार्लिंग्टन ट्रान्झिस्टर
• एमओएसएफएटीएससह फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर
• आयजीबीटी ट्रान्झिस्टर
• सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर (एससीआर)
• एकात्मिक सर्किट (ICs)
• मायक्रोप्रोसेसर
• डिजिटल मेमरी - रॅम आणि रॉम

सेंसर

अर्धवाहक अनुमत असलेल्या सध्याच्या नियंत्रणाव्यतिरिक्त, त्यांच्यामध्ये गुणधर्म आहेत जे प्रभावी सेंसर करतात. तापमान, दाब, आणि प्रकाशातील बदलांना ते संवेदनशील बनू शकतात. प्रतिकारशक्तीमध्ये बदल अर्ध-प्रवाहकीय संवेदनासाठी सर्वात सामान्य प्रतिसाद असतो. अर्धसंवाहक गुणधर्मांद्वारे काही सेन्सर्सचे शक्य झाले आहे.

• हॉल प्रभाव सेन्सर (चुंबकीय क्षेत्र सेन्सर)
• थर्मामीटर (प्रतिरोधक तापमान सेंसर)
• CCD / CMOS (प्रतिमा सेन्सर)
• Photodiode (प्रकाश सेन्सर)
• फोटो रिसयर्स (प्रकाश सेन्सर)
• पायझोरिसिस्टिव्ह (दाब / ताण संवेदना)