Bir tranzistordan nə etmək olar. Tranzistorların istehsalı texnologiyası. Tranzistor nədir

Təmiz yarımkeçiricilərdə eyni sayda sərbəst elektron və dəlik var. Belə yarımkeçiricilər deyildiyi kimi yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün istifadə edilmir.

Tranzistorların istehsalı üçün (bu halda onlar həm də diodları, mikrosxemləri və əslində bütün yarımkeçirici cihazları nəzərdə tutur) n və p tipli yarımkeçiricilər istifadə olunur: elektron və deşik keçiriciliyi ilə. n tipli yarımkeçiricilərdə əsas yük daşıyıcıları elektronlar, p tipli yarımkeçiricilərdə isə deşiklərdir.

Tələb olunan keçiricilik növünə malik yarımkeçiricilər təmiz yarımkeçiricilərə qatqı üsulu ilə (çirkləri əlavə etməklə) alınır. Bu çirklərin miqdarı azdır, lakin yarımkeçiricinin xassələri tanınmaz dərəcədə dəyişir.

dopantlar

İstehsalında əlavə maddələr kimi istifadə olunan üçvalentli və beşvalentli elementlərdən istifadə edilməsəydi, tranzistorlar tranzistor olmazdı. Bu elementlər olmadan müxtəlif keçiriciliyə malik yarımkeçiricilər yaratmaq sadəcə qeyri-mümkün olardı, p-n yaradılması(pe - en oxuyun) keçid və bütövlükdə tranzistor.

Bir tərəfdən indium, qalium və alüminium üçvalentli çirklər kimi istifadə olunur. Onların xarici qabığı yalnız 3 elektrondan ibarətdir. Belə çirklər yarımkeçiricinin atomlarından elektron alır, nəticədə yarımkeçiricinin keçiriciliyi çuxur olur. Belə elementlərə qəbuledicilər - "almaq" deyilir.

Digər tərəfdən, bu, sürmə və arsen, beşvalent elementlərdir. Onların xarici orbitlərində 5 elektron var. Kristal qəfəsin nizamlı cərgələrinə daxil olaraq, beşinci elektron üçün yer tapa bilmirlər, o, sərbəst qalır və yarımkeçiricinin keçiriciliyi elektron və ya n tipli olur. Belə çirkləri donorlar - "verən" adlandırırlar.

Şəkil 1-də cədvəl göstərilir kimyəvi elementlər, tranzistorların istehsalında istifadə olunur.

Şəkil 1. Çirklərin yarımkeçiricilərin xassələrinə təsiri

Hətta kimyəvi cəhətdən təmiz yarımkeçirici kristalda, məsələn, germaniumda çirklər var. Onların sayı kiçikdir - germaniumun özünün bir milyard atomuna bir çirk atomu. Və bir kub santimetrdə çirkli atomlar adlanan təxminən əlli min milyard yad cisim əldə edilir. Çox görünür?

Bu, 1 A cərəyanında 1 kulon yükünün və ya saniyədə 6 * 10 ^ 18 (altı milyard) elektronun keçiricidən keçdiyini xatırlamaq vaxtıdır. Başqa sözlə, "o qədər də çox deyil" çirkli atomlar var və onlar yarımkeçiricilərə çox az keçiricilik verirlər. Ya pis keçiricidir, ya da çox yaxşı izolyator deyil. Əsasən yarımkeçirici.

Keçiriciliyi n olan yarımkeçirici necə alınır?

Gəlin görək, germanium kristalına beşvalentli sürmə və ya arsen atomu daxil edilərsə, nə baş verir. Bu, Şəkil 2-də olduqca aydın şəkildə göstərilmişdir.

Şəkil 2. Yarımkeçiriciyə beş valentli çirkin daxil edilməsi.

Şəkil 2-də əvvəllər edilməli olan kiçik bir şərh. Şəkildəki qonşu yarımkeçirici atomlar arasındakı hər düz xətt ikiqat olmalıdır ki, bu əlaqədə iki elektronun iştirak etdiyini göstərir. Belə bir əlaqə kovalent rabitə adlanır və Şəkil 3-də göstərilmişdir.

Şəkil 3. Silikon kristalında kovalent rabitə.

Germanium üçün naxış tamamilə eyni olacaq.

Beş valentli çirkli atom kristal qəfəsə daxil edilir, çünki onun sadəcə getmək üçün yeri yoxdur. Qonşu atomlarla kovalent bağlar yaratmaq üçün beş valent elektronundan dördündən istifadə edir və kristal qəfəsə daxil olmaq baş verir. Lakin beşinci elektron sərbəst qalacaq. Ən maraqlısı odur ki, bu halda çirkin atomunun özü müsbət iona çevrilir.

Bu vəziyyətdə çirk bir donor adlanır, yarımkeçiricilərə əlavə elektronlar verir, bu da yarımkeçiricidə əsas yük daşıyıcıları olacaqdır. Donordan əlavə elektron alan yarımkeçiricinin özü elektron keçiriciliyə malik və ya n-mənfi tipli yarımkeçirici olacaqdır.

Çirkləri yarımkeçiricilərə kiçik miqdarda, germanium və ya silisiumun on milyon atomuna yalnız bir atom daxil edilir. Ancaq bu, bir az daha yüksək təsvir edilən ən təmiz kristaldakı öz çirklərinin tərkibindən yüz dəfə çoxdur.

Əgər indi yaranan n tipli yarımkeçiriciyə Şəkil 4-də göstərildiyi kimi qalvanik element bağlanarsa, onda akkumulyatorun elektrik sahəsinin təsiri altında olan elektronlar (daxilində mənfi olan dairələr) onun müsbət terminalına doğru tələsəcəklər. Cərəyan mənbəyinin mənfi qütbü kristala eyni sayda elektron verəcəkdir. Buna görə də, yarımkeçirici vasitəsilə axacaq elektrik.

Şəkil 4

İçərisində artı işarəsi olan altıbucaqlılar, elektronlardan imtina etmiş natəmizlik atomlarından başqa bir şey deyil. İndi onlar müsbət ionlardır. Yuxarıda göstərilənlərin nəticəsi belədir: yarımkeçiriciyə bir çirkin - donorun daxil edilməsi sərbəst elektronların vurulmasını təmin edir. Nəticə elektron keçiriciliyə və ya n tipinə malik yarımkeçiricilərdir.

Əgər yarımkeçiricidə, germaniumda və ya silikonda xarici orbitdə üç elektronu olan bir maddənin atomlarını, məsələn, indium əlavə etsək, nəticə, açığı, əksinə olacaq. Bu əlaqə Şəkil 5-də göstərilmişdir.

Şəkil 5. 3 valentli çirkin yarımkeçiricisinə giriş.

Əgər indi bir cərəyan mənbəyi belə bir kristalla birləşdirilirsə, deliklərin hərəkəti nizamlı xarakter alacaq. Hərəkət mərhələləri Şəkil 6-da göstərilmişdir.

Şəkil 6. Delik keçiriciliyinin fazaları

Sağdakı ilk atomda yerləşən çuxur, bu sadəcə üç valentli çirkli atomdur, soldakı bir qonşudan bir elektron tutur, nəticədə içərisində bir deşik qalır. Bu dəlik öz növbəsində qonşusundan qoparılan elektronla doldurulur (şəkildə yenə soldadır).

Beləliklə, müsbət yüklü dəliklərin batareyanın müsbət qütbündən mənfi qütbünə doğru hərəkəti yaradılır. Bu, dəlik cərəyan mənbəyinin mənfi qütbünə yaxınlaşana və oradan elektronla doldurulana qədər davam edir. Eyni zamanda, müsbət terminala ən yaxın mənbədən bir elektron öz atomunu tərk edir, yeni bir dəlik əldə edilir və proses əvvəldən təkrarlanır.

Bir çirkin daxil olduğu zaman hansı növ yarımkeçiricinin əldə edildiyi ilə bağlı çaşqınlıq yaratmamaq üçün "donor" sözünün en (mənfi) hərfini ehtiva etdiyini xatırlamaq kifayətdir - n tipli yarımkeçirici alınır. Akseptor sözündə isə pe (müsbət) hərfi var - keçiriciliyi p olan yarımkeçirici.

Adi kristallar, məsələn, germanium, təbiətdə mövcud olduqları formada, yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün yararsızdır. Fakt budur ki, adi bir təbii germanium kristalı birləşən kiçik kristallardan ibarətdir.

Əvvəlcə mənbə materialı çirklərdən təmizləndi, bundan sonra germanium əridi və bir toxum meydana gələn əriməyə - müntəzəm qəfəsli kiçik bir kristala endirildi. Toxum ərimədə yavaş-yavaş fırlandı və tədricən yuxarı qalxdı. Ərinti toxumu bürüdü və soyuduqdan sonra müntəzəm kristal qəfəsli böyük bir kristal çubuq əmələ gətirdi. Görünüş Alınan monokristal Şəkil 7-də göstərilmişdir.

Şəkil 7

Tək kristalın istehsalı prosesində əriməyə p və ya n tipli əlavə əlavə edildi və bununla da tələb olunan kristal keçiriciliyi əldə edildi. Bu kristal kiçik plitələrə kəsildi və bu, tranzistorda əsas oldu.

Kollektor və emitent hazırlanıb fərqli yollar. Ən sadəsi, kiçik indium parçaların qaynaqlanan plitənin əks tərəflərinə yerləşdirildiyinə, təmas nöqtəsini 600 dərəcəyə qədər qızdırmasına qədər qaynadı. Bütün struktur soyuduqdan sonra indiumla doymuş sahələr p tipli keçiricilik əldə etdi. Yaranan kristal bir qutuya quraşdırıldı və aparıcılar birləşdirildi, nəticədə lehimli planar tranzistorlar meydana gəldi. Bu tranzistorun dizaynı Şəkil 8-də göstərilmişdir.

Şəkil 8

Belə tranzistorlar XX əsrin altmışıncı illərində MP39, MP40, MP42 və s. marka adı ilə istehsal edilmişdir. İndi demək olar ki, muzey əsəridir. Ən böyük tətbiq p-n-p tur strukturunun tranzistorları tərəfindən tapıldı.

1955-ci ildə diffuziya tranzistoru hazırlanmışdır. Bu texnologiyaya görə, kollektor və emitent bölgələri yaratmaq üçün, arzu olunan çirkin buxarlarını ehtiva edən qaz atmosferinə bir germanium lövhəsi yerləşdirildi. Bu atmosferdə boşqab ərimə nöqtəsindən bir qədər aşağı bir temperatura qədər qızdırılıb və tələb olunan müddət ərzində saxlanılıb. Nəticədə çirkli atomlar kristal qəfəsə nüfuz edərək əmələ gəlir p-n qovşaqları. Belə bir texniki proses diffuziya üsulu, tranzistorların özləri isə diffuziya adlanır.

Yüngül lehimli tranzistorların tezlik xassələri, deməliyəm ki, arzuolunan çox şey buraxır: kəsmə tezliyi bir neçə onlarla megahertzdən çox deyil, bu da onları aşağı və orta tezliklərdə açar kimi istifadə etməyə imkan verir. Belə tranzistorlar aşağı tezlikli adlanır və yalnız səs diapazonunun tezliklərini inamla gücləndirəcəkdir. Alaşımlı germanium tranzistorlarının uzun müddət silikon olanlarla əvəz edilməsinə baxmayaraq, germanium tranzistorları hələ də emitenti irəli əymək üçün aşağı gərginliyin tələb olunduğu xüsusi tətbiqlər üçün istehsal olunur.

Silikon tranzistorlar planar texnologiya ilə istehsal olunur. Bu, bütün keçidlərin eyni səthə getməsi deməkdir. Onlar germanium tranzistorlarını diskret sxemlərdən demək olar ki, tamamilə əvəz etmişlər və germaniumun heç vaxt istifadə olunmadığı inteqral sxemlərin komponentləri kimi istifadə olunurlar. Hal-hazırda germanium tranzistoru tapmaq çox çətindir.

Növbəti məqaləni oxumağa davam edin.

Tranzistorlar necə hazırlanır fərqli növlər?.. Yarımkeçiriciləri necə təmizləyir və onlara monokristal quruluş verirsiniz?.. Hansı üsullarla müsbət və mənfi tipli çirkləri yarımkeçiricilərə daxil etmək mümkün olur?RF gücləndirilməsi üçün tranzistorlar?.. Bütün bu suallar burada nəzərdən keçirilir. Professor Radiol.

Mən sizin tranzistorlar haqqında söhbətinizi maraqla dinlədim və məmnunluqla qeyd edirəm ki, Luboznaikin sizə bir neçə il ərzində elektron avadanlıqların əksər növlərində vakuum borularını uğurla əvəz edən bu aktiv komponentlərlə bağlı bütün əsas anlayışları izah etdi.

Sən yaxşı başa düşdün, Neznaykin, zəifləri dəyişən cərəyanlar baza və emitent arasında tətbiq olunan əsas cərəyanı təyin edir, bu da öz növbəsində kollektor cərəyanını induksiya edir. Deyə bilərik ki, tranzistorun qazancı kollektor cərəyanının dəyişməsinin ona səbəb olan əsas cərəyanın dəyişməsinə nisbəti ilə müəyyən edilir.

Yarımkeçiricilərin təmizlənməsi

Düşünürəm ki, hansı növ tranzistorların mövcud olduğunu və onların necə hazırlandığını bilmək istərdiniz. Buna görə də, mən sizə tranzistorların əsas xüsusiyyətlərini və onların istehsalı texnologiyasını təsvir etməyə çalışacağam.

Transistorlar germanium və ya silikondan hazırlanır və istehsal dövrünün əvvəlində qüsursuz kristal quruluşa malik çox təmiz yarımkeçirici olmalıdır.

Çirkləri aradan qaldırmaq üçün zona əriməsi adlanan istilik üsulu istifadə olunur. Yarımkeçirici çubuq kvars tigesinə yerləşdirilir və çubuğun dar zonası əriyənə qədər qızdırılır. Sonra bu ərimiş zona yavaş-yavaş yarımkeçirici çubuğun bir ucundan digərinə köçürülür. Burda nə baş verir? Çirklər ərimiş hissədə qalmağa meyllidirlər. Bu zonanı çubuğun bir ucundan digərinə keçirərək, biz bir ucunda çirkləri toplayırıq və çubuğun qalan hissəsini onlardan hərtərəfli təmizləyirik. Bundan sonra, çirklərin yığıldığı çubuqun ucu kəsilir və yaxşı təmizlənmiş hissədə yarımkeçiricinin yüz milyon atomuna birdən çox çirk atomu qalmır.

yüksək tezlikli istilik

Bəlkə germaniumun təmizlənməsi və silikonun təmizlənməsi zamanı temperaturun əldə edildiyi dar bir zonada yarımkeçirici qızdırmağın necə mümkün olduğunu bilmək istəyirsiniz? Bu vəziyyətdə kömək üçün elektronika çağırılır. Ərinəcək sahə, tige ilə birlikdə güclü yüksək tezlikli cərəyanın keçdiyi bir bobdə yerləşdirilir. Bu cərəyan yarımkeçiricinin kütləsində onu çox qızdıran cərəyanları induksiya edir. Bobin yavaş-yavaş tige boyunca hərəkət edir, bu da ərimiş zonanın müvafiq hərəkətinə səbəb olur (şəkil 132).

Yüksək tezlikli cərəyanların yaratdığı maqnit sahəsi ilə qızdırma və öz növbəsində yarımkeçiricinin kütləsində cərəyanlar yaradan alovla qızdırmadan əsaslı şəkildə fərqlənir.

Alovla isitmə bədənin səthinin temperaturunu artırır və artıq səthdən istilik keçiriciliyinə görə kalorilər bədənə dərindən nüfuz edir. Yüksək tezlikli isitmə ilə istilik dərhal qızdırılan bədənin bütün kütləsini əhatə edir.

Əlavə edəcəyəm ki, bu üsul dielektrikləri qızdırmaq üçün də istifadə edilə bilər, lakin sonra qızdırılan bədəndə elektrik (maqnit deyil) sahəsi yaranır. Bunu etmək üçün, bir RF gərginliyinin tətbiq olunduğu bir kondansatörün plitələri arasında qızdırılan bir gövdə yerləşdirilir. Bu üsul tibbdə istifadə olunur, burada yüksək tezlikli diatermiya deyilir.

düyü. 132. Yarımkeçiricinin zona əriməsi ilə təmizlənməsi.

düyü. 133. Tranzistoru əmələ gətirən üç elementin düzülüşü.

Tək kristal əldə etmək

Bununla belə, yarımkeçiricilərə qayıdaq. İndi yaxşı təmizləndikləri üçün onlara qüsursuz bir kristal quruluş vermək lazımdır. Fakt budur ki, adətən yarımkeçirici çoxlu sayda təsadüfi düzülmüş kristallardan ibarətdir. Kristalların bu cür yığılması bütün kütlə boyunca müstəsna vahid kristal quruluşa malik bir kristala çevrilməlidir.

Bunun üçün bütün yarımkeçirici yenidən əridilməlidir; bu əməliyyat həm də rulondan axan RF cərəyanlarından istifadə etməklə həyata keçirilir. Gələcək tranzistorların növündən asılı olaraq bütün kütlənin mükəmməl kristallaşması və lazımi miqdarda n və ya p tipli çirklərin olması üçün bir toxum kimi xidmət edən kiçik bir kristal əriməyə daxil edilir.

Soyuduqdan sonra kütləsi bir neçə kiloqram olan tək kristal alınır. Sonra çoxlu sayda kiçik hissələrə kəsilməlidir, hər biri sonradan tranzistora çevriləcəkdir. Yüksək güclü tranzistorlar üçün boşluqlar istisna olmaqla, bu parçalar uzunluğu və eni təxminən 2 mm, qalınlığı isə millimetrin onda bir neçə hissəsidir.

birləşmə

Burada baza üçün boşluqlar var. Onlardan tranzistorlar necə hazırlanır? Asanlıqla təxmin edə bilərsiniz ki, bunun üçün bazanın hər iki tərəfində bazanın tərkibində olandan fərqli bir növ çirklərə sahib olmaq lazımdır.

Bu vəzifəni yerinə yetirməyin bir neçə yolu var. Baza p tipli germaniumdan hazırlanırsa, onun hər iki tərəfinə n tipli murdar olan indiumdan kiçik tabletlər çəkilə bilər. Bütün bunları indiumun əriməyə başladığı temperatura qədər qızdıraq; germanium manium, sizə dediyim kimi, yalnız 940 ° C-yə qədər qızdırıldıqda maye halına gəlir.

germanium ilə kəsişmiş indium atomları; bu nüfuz istilik hərəkəti ilə asanlaşdırılır.

Beləliklə, bazanın bir tərəfində emitent, digər tərəfində isə kollektor əmələ gəlir (şək. 133). Sonuncu emitentdən daha böyük həcmə malik olmalıdır, çünki cərəyanlar ona daha çox güc sərf edir. Sözsüz ki, bu üç elektrodun hər birinə qurğuşun tel lehimlənməlidir.

Diffuziya və elektroliz

Bayaq təsvir etdiyim emitent və kollektorun formalaşması üsulu Fusion Transistorların istehsalında istifadə olunur. Amma emitent və kollektor diffuziya yolu ilə də yaradıla bilər. Bunun üçün yarımkeçirici ərimə nöqtəsinə yaxın bir temperatura qədər qızdırılır və emitter və kollektor yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuş, çirkli buxarı ehtiva edən neytral qaz atmosferinə yerləşdirilir. Çirkli atomlar asanlıqla yarımkeçiricilərə nüfuz edir. Çirkli buxarların dozasından və əməliyyat müddətindən asılı olaraq, nüfuz dərinliyi daha çox və ya az ola bilər. Bu, təməlin qalınlığını təyin edir.

Diffuziya üsulu istehsal üçün çox uyğundur güclü tranzistorlar, böyük ərazilərə çirkləri daxil etməyə imkan verdiyi üçün - bu yolla nisbətən böyük cərəyanların keçməsi üçün kifayət qədər tələb olunan ölçülərdə bir emitent və kollektor yaratmaq mümkündür.

Diffuziya üsulu, yarımkeçiricinin əks tipli çirkləri olan bir mayenin jetlərinə məruz qaldığı elektrolitik üsula bənzəyir.

Göründüyü kimi, tranzistorların istehsalı üçün maddələr bərk vəziyyətdə - birləşmə, maye vəziyyətdə - elektroliz və qaz halında - diffuziya şəklində istifadə olunur.

Təsvir edilən üsullardan biri ilə yaradılmış tranzistor möhürlənmiş və qeyri-şəffaf bir qutuya yerləşdirilir ki, işıq yarımkeçiricidə fotoelektrik effekt yaratmasın. Korpusda vakuum yaradılır və ya germanium və ya silisiumun atmosfer oksigeni ilə oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün azot kimi neytral qazla doldurulur. Güc tranzistorları üçün paketlər istiliyi yaymaq və bununla da yarımkeçiricilərin həddindən artıq istiləşməsinin qarşısını almaq üçün hazırlanmışdır. Belə bir vəziyyət istilik radiatorudur, böyük bir ölçüyə malikdir.

Yüksək tezliklər problemlər yaradır

Yüksək tezlikli tranzistor bazanın qalınlığı ilə bağlı tələblərə tabedir.

Qalınlığı çox kiçikdirsə, emitent və kollektor arasında nisbətən yüksək bir tutum yaranır. Sonra RF cərəyanları iki keçiddən keçmək əvəzinə birbaşa emitentdən bir növ kondansatör plitələri olan kollektora keçir.

Bu arzuolunmaz tutumu azaltmaq üçün bazanın qalınlığını artırmaq lazımdırmı? Siz, Neznaykin, şübhəsiz ki, bu həll yolunu təklif edəcəksiniz. Görək nə qədər rasionaldır.

Emitent və kollektoru ayıran məsafəni artırmaqla siz elektronları iki qovşaq arasında daha uzun bir yol yaratmağa məcbur edəcəksiniz. Bununla birlikdə, yarımkeçiricilərdə elektronların və dəliklərin hərəkət sürəti olduqca aşağıdır: təxminən. Fərz edək ki, təməlin qalınlığı OD mm-dir. Elektronların bunu qısa məsafədən çox keçməsi üçün 2,5 mikrosaniyə vaxt lazımdır.

Bu, dalğa uzunluğuna uyğun bir tezlik ilə cərəyanın bir yarım dövrünün müddətinə bərabərdir. Gördüyünüz kimi, belə bir əsas qalınlığı ilə yalnız uzun dalğalara uyğun gələn cərəyanlar gücləndirilə bilər.

Buna görə RF tranzistorlarında əsas qalınlığı daha kiçik etmək lazımdır. Baza qalınlığı 0,001 mm-ə qədər dalğaları gücləndirmək və xüsusilə televiziya yayımlarının aparıldığı desimetr dalğalarını qəbul etmək mümkündür, baza daha da nazik olmalıdır.

Gördüyünüz kimi, burada iki ziddiyyətli tələblə qarşılaşırıq: emitentin - kollektorun tutumunun çox böyük olmaması üçün bazanın qalınlığını artırmaq lazımdır və elektronların bazadan sürətlə keçməsi üçün. kifayətdir, onu mümkün qədər incə etmək lazımdır.

Problem həlləri

Bu dilemmadan necə çıxmaq olar? Burada emitent və kollektor olan iki plitə arasındakı məsafəni azaltmaqla deyil, onların qovşaqlardakı sahələrini mümkün qədər azaltmaqla tutumu azaltmaq çox sadədir.

düyü. 134. Maye axınları ilə elektrolitik müalicə.

düyü. 135. Baza və kollektor arasında yüksək tezliklərdə qazancı yaxşılaşdıran öz keçiriciliyinə malik yarımkeçirici zonasının olduğu tranzistor.

Bu məqsədlə, çirklər elə bir şəkildə daxil edilir ki, emitent və kollektor konusların formasına malikdir, üstləri bazaya doğru çevrilir. Bu nəticə, xüsusən, yarımkeçirici boşqabın hər iki tərəfini gərginliyin təsiri altında elektrolizə səbəb olan və bununla da yarımkeçiricidə həqiqi kraterlər yaradan atomları tədricən çıxaran maye jetləri ilə müalicə etməklə əldə edilir. Bu girintilərin dibləri bir-birinə kifayət qədər yaxın olduqda, gərginliyin istiqaməti dəyişdirilir və mayeyə kifayət qədər miqdarda çirklər əlavə olunur, bunlar elektroliz yolu ilə emitent və kollektoru meydana gətirən girintilərə daxil edilir (Şəkil 2). 134).

RF tranzistorlarının bir kateqoriyası var ki, burada emitentə baxan əsas təbəqədə artan miqdarda çirklər var, bu da elektronların sürətini artırır və bununla da daha çox gücləndirməyə imkan verir. yüksək tezliklər. Belə tranzistorlar drift adlanır; desimetr dalğalarını gücləndirməyə imkan verirlər.

Baza ilə kollektor arasında özünükeçirici zona adlananı yerləşdirməklə bu istiqamətdə daha da irəli getmək olar (şək. 135). Bu, çox saf germanium və ya silikon təbəqəsidir və buna görə də orta keçiriciliyə malikdir. Bu zona çox nazik bazanı kollektordan ayırır ki, bu da emitent və kollektor arasındakı tutumu azaldır və çox yüksək tezliklərin gücləndirilməsinə imkan verir.

Mesa tranzistorları

Başqa bir üsul, bir neçə min megahertz tezliklərdə işləməyə qadir olan tranzistorların istehsalı üçün istifadə olunur, buna görə də onlar, xüsusən də televizorların giriş sxemlərində istifadə olunur.

Belə tranzistorların istehsalı üçün kollektor rolunu oynayacaq p tipli germanium lövhəsi alınır. Qızıl şeridi plitənin alt tərəfinə möhkəm lehimlənmişdir - gələcək bir nəticə. Lövhənin yuxarı tərəfi antimon buxarlarına məruz qalır. Səthin yaxınlığında daha sıx olan bu n-tipli çirk əsası təşkil edir. Sonra plitənin eyni tərəfində diffuziya yolu ilə p-tipli bir çirk (adətən alüminium) daxil edilir, bu da emitent təşkil edir. Bu diffuziya bir qəfəs vasitəsilə həyata keçirilir, bunun nəticəsində alüminium səthə dar zolaqlarda çökür (şəkil 136, a).

Bu əməliyyatlar başa çatdıqdan sonra səthə kiçik mum damcıları tətbiq olunur, onların hər biri bir tərəfi ilə p tipli yarımkeçiricinin bir hissəsini - gələcək emitenti, digər hissəsi ilə isə n tipli bir hissəsini - gələcəyi əhatə edir. əsas (Şəkil 136, b).

düyü. Şəkil 136. Mestransistorun istehsalında ardıcıl addımlar: a - p tipli çirkli qəfəs vasitəsilə diffuziya; b - emitent və baza təşkil edən səthlərdə mum damcılarının çökməsi; c - turşu müalicəsi və plitənin fərdi tranzistorlara ayrılması.

düyü. 137. Planar texnologiyadan istifadə edərək tranzistorun hazırlanması mərhələləri: a - epitaksial təbəqəyə silikon dioksidin izolyasiya təbəqəsi tətbiq olunur; b - diffuziya yolu ilə p tipli bir çirkin daxil olduğu izolyasiya təbəqəsində "pəncərə" yaradılır; c - yeni bir izolyasiya təbəqəsi tətbiq edildikdən sonra içərisində birincisindən daha kiçik bir "pəncərə" yaradılır və onun vasitəsilə n tipli bir çirkləndirici daxil edilir; d - bazaya və emitent zonalarına daxil olmaq üçün deliklər açılır, metalla doldurulur, sonra tellər lehimlənir; e - substrat kollektorun çıxışı kimi xidmət edən bir metal plaka üzərində sabitlənmişdir.

Sonra bütün boşqab, mumla qorunanlar istisna olmaqla, emitentlərin və əsasların bütün sahələrinə daxil olan turşu ilə müalicə olunur. İndi yalnız plitənin kollektorda düz üstü olan kiçik özünəməxsus təpələri meydana gətirən emitentlər və əsaslar olduğu qədər tranzistorlara kəsmək qalır (şəkil 136, c). Bu quruluşa malik tranzistorlar mesa kimi tanındı, çünki Cənubi Amerikada bu söz düz üstü olan dağ adlanır.

epitaksial təbəqə

İndi gəlin bu dağdan düzənliyə enək. Bununla, mən çox geniş yayılmış tranzistorların istehsalı üçün planar texnologiyanı nəzərdə tuturam, çünki o, bir texnoloji dövrədə minlərlə tranzistoru bir kristal üzərində hazırlamağa imkan verir. Bu tranzistorlar həm də yüksək tezlikləri gücləndirməyə və əhəmiyyətli güc əldə etməyə imkan verir.

Çox vaxt belə tranzistorlar yarımkeçiricinin epitaksial təbəqəsində əmələ gəlir. Bu nədir?

Kollektorun kiçik bir spesifikasiyası olmalıdır elektrik müqaviməti cərəyanı asanlıqla keçmək. Buna görə də onu yüksək miqdarda çirkləri olan yarımkeçiricilərdən hazırlamaq arzu edilir. Baza və emitent, əksinə, əhəmiyyətli dərəcədə daha az çirklərə malik olmalıdır.

Lazımi fərqi yaratmaq üçün çirklərlə zəngin yarımkeçirici nazik epitaksial təbəqə ilə örtülmüşdür. Bunun üçün yarımkeçirici, məsələn, silikon, hidrogen atmosferində ərimə nöqtəsindən təxminən yüz dərəcə aşağı temperaturda qızdırılır. Sonra temperatur bir qədər aşağı salınır və yarımkeçirici eyni vaxtda silisium tetraxloridinə daxil edilir. Sonuncu parçalanır və yarımkeçiricinin səthində kristal qəfəsin ideal qaydasında düzülmüş silisium atomlarından ibarət epitaksial təbəqə çökür. Bu təbəqənin qalınlığı millimetrin yüzdə birini təşkil edir və onun yüksək təmizliyi yüksək elektrik müqavimətini müəyyən edir.

Planar texnologiyadan istifadə edərək tranzistorların istehsalı

Təsəvvür edin ki, epitaksial təbəqə ilə örtülmüş bir silikon vafli var. Əvvəlcə epitaksial təbəqəyə silikon dioksidin izolyasiya qatını tətbiq edək (şək. 137). Sonra müvafiq kimyəvi tərkiblə hərəkət edərək, izolyasiya qatında bir deşik açacağıq, onun vasitəsilə p tipli bir çirki, məsələn, borunu diffuziya yolu ilə epitaksial təbəqəyə daxil edəcəyik; çirkləri olan bu sahə gələcək tranzistorun əsası kimi xidmət edəcəkdir.

Yenə bütün plitənin üstünü silikon dioksidin izolyasiya edən təbəqəsi ilə örtürük və təkrar kimyəvi aşındırma ilə mərkəzdə kiçik bir çuxur açırıq. Bu çuxur vasitəsilə biz diffuziya yolu ilə n tipli çirkləri, məsələn, fosforu təqdim edirik. Beləliklə, bir emitent yaradılır.

Bir daha, bütün plitəni izolyasiya edən bir silikon dioksid təbəqəsi ilə örtün və sonra bu təbəqədə iki deşik açın: biri emitentin üstündə, digəri isə çox mərkəzdə, bazanın üstündə yerləşir. Bu deşiklər vasitəsilə alüminium və ya qızıl püskürtməklə, emitent və bazanın nəticələrini yaradacağıq. Kollektorun çıxışına gəldikdə, onun istehsalı çətin deyil - kollektorun altındakı keçirici plitəni gücləndirmək kifayətdir.

Siz, Neznaykin, şübhəsiz ki, bu şəkildə hazırlanmış bir tranzistorun keçid kənarlarının ətrafdakı atmosferlə təmasda olmadığını görəcəksiniz; onlar silisium dioksid təbəqəsi ilə qorunur, bu da tranzistorun zədələnmə ehtimalını tamamilə aradan qaldırır. Silikon dioksid daha yaxşı kvars kimi tanınır.

Planar tranzistorun gücünü artırmaq istəyirsinizsə, prinsipcə, emitent-baza qovşağının sahəsini artırmalısınız; Bunu etmək üçün, emitenti kiçik bir dairə şəklində deyil, ulduz və ya qapalı bir qırıq xətt şəklində edərək, bu iki zona arasındakı təmas sahəsini artırmaq da mümkündür.

İşığa həssas filmlərin istifadəsi

Planar texnologiyadan istifadə edərək tranzistor istehsal etmək üçün çoxlu sayda əməliyyatların tələb olunduğu barədə izahatlarımdan öyrənərək, siz, Neznaikin, şübhəsiz ki, onun dəyəri çox yüksək olmalıdır. Buna görə də sizi əmin etməyə tələsirəm.

Bir anda bir neçə onlarla, hətta yüzlərlə tranzistor hazırlanır. İstehsalda fotolitoqrafiya üsullarından istifadə olunur ki, bu üsullar inteqral sxemlərin istehsalında daha da geniş istifadə olunur ki, bu barədə başqa vaxt danışacağıq.

Unutmayın ki, kiçik dəlikləri ("pəncərələr") açmaq üçün bütün səth əvvəlcə işığa məruz qaldıqda sərtləşən və növbəti mərhələdə istifadə olunan həllediciyə davamlı olan fotosensitiv bir filmlə örtülmüşdür. Beləliklə, səthin açıq sahələri bərkimiş filmin çevrildiyi bir növ lak ilə qorunur.

Ümid etdiyim kimi, siz təxmin etdiniz ki, epitaksial təbəqənin sahələrinin yüngül təsvirləri filmə proyeksiya olunur, bu da kimyəvi emal edilməməlidir. Bir qayda olaraq, işıq proyeksiyası proyeksiya olunan görüntünün azaldılmasına imkan verən linzalar vasitəsilə həyata keçirilir ki, bu da mikrominiaturizasiyaya kömək edir ...

Mən sizə digər tranzistorlar, məsələn, sahə effektli tranzistorlar haqqında məlumat verə bilərdim. Amma sizi bezdirmək istəmirəm. Siz maqnitofonu söndürə bilərsiniz.

Alternativ enerji mənbələri hər il populyarlıq qazanır. Elektrik enerjisi tariflərinin davamlı olaraq artırılması bu tendensiyaya səbəb olur. İnsanların qeyri-ənənəvi enerji mənbələri axtarmasının səbəblərindən biri ictimai şəbəkələrə qoşulmanın tam olmamasıdır.

Bazarda ən populyar alternativ enerji mənbələri bunlardır. Bu mənbələr təmiz silisiumdan hazırlanmış yarımkeçirici konstruksiyalar üzərində günəş enerjisinə məruz qaldıqda elektrik cərəyanı yaradan təsirdən istifadə edirlər.

İlk günəş fotoplitələr çox baha idi, onların elektrik enerjisi istehsalı üçün istifadəsi sərfəli deyildi. Silikon günəş batareyalarının istehsalı texnologiyaları daim təkmilləşdirilir və indi onları sərfəli qiymətə almaq olar.

İşıq enerjisi pulsuzdur və silikon hüceyrələrə əsaslanan mini elektrik stansiyaları kifayət qədər ucuzdursa, belədir alternativ mənbələr qidalanma sərfəli və çox geniş yayılacaq.

Əlinizdə uyğun materiallar

Diodlarda günəş batareyasının sxemi Bir çox isti başlar özlərinə sual verirlər: doğaçlama materiallardan mümkündürmü? Əlbəttə edə bilərsiniz! SSRİ dövründən bir çoxu çoxlu sayda köhnə tranzistorları qoruyub saxlamışdır. Bu, öz əlinizlə mini elektrik stansiyası yaratmaq üçün ən uyğun materialdır.

Siz də edə bilərsiniz günəş batareyası silikon diodlardan. Günəş panellərinin istehsalı üçün başqa bir material mis folqadır. Folqa istifadə edərkən, potensial fərq əldə etmək üçün fotoelektrokimyəvi reaksiya istifadə olunur.

Transistor modelinin istehsal mərhələləri

Parçaların seçilməsi

Günəş batareyalarının istehsalı üçün ən uyğun olanlar KT və ya P hərfi ilə işarələnmiş güclü silisium tranzistorlardır. İçərisində günəş işığının təsiri altında elektrik cərəyanı yarada bilən böyük yarımkeçirici vafli var.

Ekspert məsləhəti: eyni adlı tranzistorları seçin, çünki onlar eynidir spesifikasiyalar və günəş batareyanız istismarda daha stabil olacaq.

Növbəti addım tranzistorlarınızın mexaniki hazırlanmasıdır. Mexaniki olaraq korpusun yuxarı hissəsini çıxarmaq lazımdır. Bu əməliyyatı yerinə yetirməyin ən asan yolu kiçik bir mişardır.

Hazırlıq

Tranzistoru bir vida ilə sıxın və işin konturu boyunca diqqətlə kəsin. Siz fotosel kimi fəaliyyət göstərəcək bir silikon vafli görürsünüz. Transistorların üç terminalı var - baza, kollektor və emitent.

Transistorun strukturundan (p-n-p və ya n-p-n) asılı olaraq, batareyamızın polaritesi müəyyən ediləcək. KT819 tranzistoru üçün baza artı, emitent və kollektor mənfi olacaq.

Plitəyə işıq tətbiq edildikdə ən böyük potensial fərq baza ilə kollektor arasında yaranır. Buna görə də, günəş batareyamızda tranzistorun kollektor qovşağından istifadə edəcəyik.

İmtahan

Tranzistorların korpusunu kəsdikdən sonra onların işləmə qabiliyyəti yoxlanılmalıdır. Bunun üçün bizə rəqəmsal multimetr və işıq mənbəyi lazımdır.

Transistorun əsasını multimetrin müsbət telinə, kollektoru isə mənfi birinə bağlayırıq. Ölçmə cihazı 1V diapazonu ilə gərginliyə nəzarət rejimini yandırın.

İşıq mənbəyini silikon vafliyə yönəldirik və gərginlik səviyyəsinə nəzarət edirik. 0.3V ilə 0.7V arasında olmalıdır. Əksər hallarda bir tranzistor 0,35V potensial fərq və 0,25 µA cərəyan yaradır.

Doldurmaq üçün cib telefonu təxminən 1000 tranzistordan ibarət günəş paneli yaratmalıyıq ki, bu da 200 mA cərəyan yaradacaq.

Məclis

Transistorlardan günəş batareyasını elektrik cərəyanını keçirməyən materialdan hazırlanmış istənilən düz lövhədə yığmaq mümkündür. Bütün bunlar sizin təsəvvürünüzdən asılıdır.

Transistorlar paralel qoşulduqda cərəyan artır, ardıcıl qoşulduqda isə mənbə gərginliyi artır.

Transistorlar, diodlar və mis folqa ilə yanaşı, alüminium qutular, məsələn, pivə qutuları günəş panelləri hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər, lakin bunlar elektrik enerjisi yaratmayan, suyu qızdıran batareyalar olacaq.

Mütəxəssisin öz əlinizlə tranzistorlardan günəş batareyasını necə düzəltməyi ətraflı izah etdiyi videoya baxın:

Quraşdırmaq üçün yalnız iki komponentə ehtiyacınız var ən sadə çevirici, DC 12V-ni 220V AC-yə çevirmək.

Bahalı və ya qıt əşyalar və ya hissələr tamamilə yoxdur. Hər şeyi 5 dəqiqəyə yığmaq olar! Lehimləməyə belə ehtiyacınız yoxdur! Tellə və hər şeylə bükülmüşdür.

İnverter üçün nə lazımdır?

• Transformator qəbuledicidən, maqnitofondan, mərkəzdən və s. Bir sarğı 220 V, digəri 12 V üçün şəbəkədir.
• 12 V üçün rölelər. Bunlar bir çox yerlərdə istifadə olunur.
• Bağlantı üçün tellər.

İnverterin yığılması

Bu çevirici necə işləyir?