สิ่งที่สามารถทำได้จากทรานซิสเตอร์ตัวเดียว เทคโนโลยีการผลิตทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์คืออะไร

เซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์มีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระและรูเท่ากัน สารกึ่งตัวนำดังกล่าวไม่ได้ใช้สำหรับการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำดังที่ได้กล่าวไปแล้ว

สำหรับการผลิตทรานซิสเตอร์ (ในกรณีนี้หมายถึงไดโอด, ไมโครวงจรและในความเป็นจริงแล้วอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด) ใช้เซมิคอนดักเตอร์ประเภท n และ p: โดยมีการนำไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์และรู ในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ตัวพาประจุหลักคืออิเล็กตรอน และในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p พวกมันคือรู

เซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าตามที่ต้องการนั้นได้มาจากการเติมสารกึ่งตัวนำ (การเติมสิ่งเจือปน) ให้กับเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ ปริมาณของสิ่งเจือปนเหล่านี้มีน้อย แต่คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์เปลี่ยนไปจนจำไม่ได้

สารเจือปน

ทรานซิสเตอร์จะไม่ใช่ทรานซิสเตอร์หากไม่ได้ใช้องค์ประกอบไตรวาเลนต์และเพนตะวาเลนต์ในการผลิต ซึ่งใช้เป็นสารเจือปนเจือปน หากไม่มีองค์ประกอบเหล่านี้ ก็เป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน การสร้าง p-n(อ่าน pe - en) การเปลี่ยนแปลงและทรานซิสเตอร์โดยรวม

ในด้านหนึ่ง อินเดียม แกลเลียม และอลูมิเนียมถูกใช้เป็นสารเจือปนแบบไตรวาเลนต์ เปลือกนอกของพวกมันมีอิเล็กตรอนเพียง 3 ตัว สิ่งเจือปนดังกล่าวจะดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นผลมาจากการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์กลายเป็นรู องค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่าตัวรับ - "ผู้รับ"

ในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้คือธาตุพลวงและสารหนู เพนตะวาเลนต์ พวกมันมีอิเล็กตรอน 5 ตัวอยู่ในวงโคจรด้านนอก เมื่อเข้าสู่แถวที่เป็นระเบียบของโครงตาข่ายคริสตัล พวกเขาไม่สามารถหาสถานที่สำหรับอิเล็กตรอนตัวที่ห้าได้ มันยังคงเป็นอิสระ และค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์จะกลายเป็นอิเล็กทรอนิกส์หรือชนิด n สิ่งเจือปนดังกล่าวเรียกว่าผู้บริจาค - "การให้"

รูปที่ 1 แสดงตาราง องค์ประกอบทางเคมีซึ่งใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์

รูปที่ 1 ผลกระทบของสิ่งเจือปนต่อคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์

แม้แต่คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ที่บริสุทธิ์ทางเคมี เช่น เจอร์เมเนียม ก็ยังมีสารเจือปนอยู่ จำนวนของพวกมันมีขนาดเล็ก - หนึ่งอะตอมของสิ่งเจือปนต่อเจอร์เมเนียมหนึ่งพันล้านอะตอมเอง และในหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรเราจะมีสิ่งแปลกปลอมประมาณห้าหมื่นพันล้านซึ่งเรียกว่าอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ มันดูเหมือนมากเหรอ?

นี่คือจุดที่ถึงเวลาที่ต้องจำไว้ว่ากระแส 1 A ซึ่งมีประจุ 1 คูลอมบ์ หรืออิเล็กตรอน 6*10^18 (หกพันล้าน) ต่อวินาทีไหลผ่านตัวนำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง มีอะตอมเจือปน "ไม่มากนัก" และพวกมันทำให้เซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าน้อยมาก ผลที่ได้คือตัวนำไม่ดีหรือฉนวนไม่ดีนัก โดยทั่วไปแล้วสารกึ่งตัวนำ

เซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้า n ได้รับมาอย่างไร?

เรามาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้นถ้าอะตอมเพนตะวาเลนต์ของพลวงหรือสารหนูถูกใส่เข้าไปในผลึกเจอร์เมเนียม ซึ่งแสดงให้เห็นค่อนข้างชัดเจนในรูปที่ 2

รูปที่ 2 การแนะนำสิ่งเจือปน 5 วาเลนซ์ในเซมิคอนดักเตอร์

ความคิดเห็นเล็กๆ น้อยๆ ในรูปที่ 2 ที่ควรทำก่อนหน้านี้ เส้นตรงแต่ละเส้นระหว่างอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ที่อยู่ติดกันในรูปควรเป็นสองเท่า ซึ่งบ่งชี้ว่ามีอิเล็กตรอนสองตัวเกี่ยวข้องกับพันธะ พันธะดังกล่าวเรียกว่าโควาเลนต์ และแสดงไว้ในรูปที่ 3

รูปที่ 3 พันธะโควาเลนต์ในผลึกซิลิคอน

สำหรับเจอร์เมเนียม รูปแบบจะเหมือนกันทุกประการ

อะตอมเจือปนเพนตะวาเลนต์ถูกใส่เข้าไปในโครงตาข่ายคริสตัล เนื่องจากมันไม่มีที่จะไป ใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนสี่ในห้าตัวเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมข้างเคียง และนำเข้าไปในโครงตาข่ายคริสตัล แต่อิเล็กตรอนตัวที่ 5 จะยังคงเป็นอิสระ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคืออะตอมของสิ่งเจือปนในกรณีนี้จะกลายเป็นไอออนบวก

สิ่งเจือปนในกรณีนี้เรียกว่าผู้บริจาคซึ่งจะทำให้อิเล็กตรอนเพิ่มเติมแก่เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งจะเป็นพาหะประจุหลักในเซมิคอนดักเตอร์ เซมิคอนดักเตอร์เองเมื่อได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มเติมจากผู้บริจาคจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าหรือชนิด n - ลบ

สิ่งเจือปนจะถูกใส่เข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์ในปริมาณเล็กน้อย เพียงเล็กน้อยเพียงหนึ่งอะตอมต่อเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนสิบล้านอะตอม แต่นี่เป็นมากกว่าเนื้อหาของสิ่งเจือปนภายในในผลึกที่บริสุทธิ์ที่สุดมากกว่าร้อยเท่าตามที่เขียนไว้ข้างต้น

หากตอนนี้เราแนบองค์ประกอบกัลวานิกเข้ากับเซมิคอนดักเตอร์ผลลัพธ์ประเภท n ดังแสดงในรูปที่ 4 อิเล็กตรอน (วงกลมที่มีเครื่องหมายลบอยู่ข้างใน) ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะพุ่งไปที่ขั้วบวก ขั้วลบของแหล่งกำเนิดกระแสจะให้จำนวนอิเล็กตรอนแก่คริสตัลเท่ากัน ดังนั้นจะไหลผ่านสารกึ่งตัวนำ ไฟฟ้า.

รูปที่ 4.

รูปหกเหลี่ยมที่มีเครื่องหมายบวกอยู่ข้างในนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ที่ได้บริจาคอิเล็กตรอน ทีนี้ นี่คือไอออนบวก ผลลัพธ์ข้างต้นมีดังนี้: การนำสิ่งเจือปนของผู้บริจาคเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์ทำให้เกิดการฉีดอิเล็กตรอนอิสระ ผลลัพธ์ที่ได้คือเซมิคอนดักเตอร์ชนิดนำอิเล็กตรอนหรือชนิด n

ถ้าอะตอมของสารที่มีอิเล็กตรอน 3 ตัวในวงโคจรรอบนอก เช่น อินเดียม ถูกเติมลงในเซมิคอนดักเตอร์ เจอร์เมเนียม หรือซิลิคอน ผลลัพธ์ที่ได้ก็จะตรงกันข้าม สหภาพนี้แสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5. การแนะนำสิ่งเจือปน 3 วาเลนซ์ในเซมิคอนดักเตอร์

หากตอนนี้เราแนบแหล่งกำเนิดกระแสเข้ากับคริสตัลดังกล่าว การเคลื่อนตัวของรูจะเกิดขึ้นตามลำดับ ขั้นตอนการเคลื่อนไหวแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 เฟสของการนำรู

รูที่อยู่ในอะตอมแรกทางด้านขวานี่คืออะตอมเจือปนแบบไตรวาเลนต์อย่างแม่นยำจับอิเล็กตรอนจากเพื่อนบ้านทางด้านซ้ายซึ่งเป็นผลมาจากรูที่ยังคงอยู่ในนั้น ในทางกลับกัน หลุมนี้เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนที่แยกออกจากเพื่อนบ้าน (ในรูปจะอยู่ทางด้านซ้ายอีกครั้ง)

สิ่งนี้จะสร้างการเคลื่อนที่ของรูที่มีประจุบวกจากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่ สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าหลุมจะเข้าใกล้ขั้วลบของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าและเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากหลุมนั้น ในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนจากแหล่งกำเนิดใกล้กับขั้วบวกมากที่สุดจะออกจากอะตอม หลุมใหม่จะถูกสร้างขึ้น และกระบวนการจะทำซ้ำตั้งแต่ต้น

เพื่อไม่ให้สับสนว่าได้รับเซมิคอนดักเตอร์ประเภทใดเมื่อมีสิ่งเจือปนก็เพียงพอที่จะจำไว้ว่าคำว่า "ผู้บริจาค" มีตัวอักษร en (ลบ) - ผลลัพธ์คือเซมิคอนดักเตอร์ประเภท n และในคำว่าตัวรับจะมีตัวอักษร pe (บวก) - เซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้า p

ผลึกธรรมดา เช่น เจอร์เมเนียม ในรูปแบบที่มีอยู่ตามธรรมชาติ ไม่เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ความจริงก็คือคริสตัลเจอร์เมเนียมธรรมชาติธรรมดาประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กที่หลอมรวมเข้าด้วยกัน

ขั้นแรก วัสดุต้นทางจะถูกกำจัดสิ่งเจือปนออก หลังจากนั้นเจอร์เมเนียมก็ถูกละลาย และเมล็ดซึ่งเป็นผลึกขนาดเล็กที่มีโครงตาข่ายปกติก็ถูกหย่อนลงในการหลอมที่เกิดขึ้น เมล็ดพืชหมุนอย่างช้าๆ ในการละลายและค่อยๆ ลอยขึ้นด้านบน การหลอมละลายห่อหุ้มเมล็ดพืช และเมื่อมันเย็นตัวลง ก็กลายเป็นแท่งผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ที่มีโครงตาข่ายคริสตัลธรรมดา รูปร่างผลึกเดี่ยวที่ได้จะแสดงในรูปที่ 7

รูปที่ 7.

ในระหว่างกระบวนการผลิตผลึกเดี่ยว มีการเติมสารเจือปนชนิด p หรือ n ลงไปในการหลอมละลาย เพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่ต้องการของคริสตัล คริสตัลนี้ถูกตัดเป็นแผ่นเล็กๆ ซึ่งกลายเป็นฐานในทรานซิสเตอร์

มีการสร้างตัวสะสมและตัวปล่อย วิธีทางที่แตกต่าง. วิธีที่ง่ายที่สุดคือวางอินเดียมชิ้นเล็กๆ ไว้ที่ด้านตรงข้ามของแผ่นซึ่งมีการเชื่อมเข้าด้วยกัน โดยให้ความร้อนแก่จุดสัมผัสที่ 600 องศา หลังจากที่โครงสร้างทั้งหมดเย็นลง พื้นที่ที่มีอินเดียมอิ่มตัวได้รับค่าการนำไฟฟ้าชนิด p คริสตัลที่ได้นั้นถูกติดตั้งไว้ในตัวเครื่องและเชื่อมต่อลีด ส่งผลให้เกิดทรานซิสเตอร์ระนาบแบบอัลลอยด์ การออกแบบทรานซิสเตอร์นี้แสดงในรูปที่ 8

รูปที่ 8.

ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวผลิตขึ้นในอายุหกสิบเศษของศตวรรษที่ยี่สิบภายใต้ชื่อแบรนด์ MP39, MP40, MP42 เป็นต้น ปัจจุบันกลายเป็นนิทรรศการพิพิธภัณฑ์ไปแล้ว ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้าง p-n-p ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย

ในปี พ.ศ. 2498 ได้มีการพัฒนาทรานซิสเตอร์แบบแพร่ ตามเทคโนโลยีนี้ เพื่อสร้างบริเวณตัวสะสมและตัวปล่อย แผ่นเจอร์เมเนียมถูกวางไว้ในบรรยากาศก๊าซที่มีไอระเหยของสิ่งเจือปนที่ต้องการ ในบรรยากาศนี้ จานจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวเล็กน้อย และเก็บไว้ตามเวลาที่ต้องการ เป็นผลให้อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์แทรกซึมเข้าไปในตาข่ายคริสตัลและก่อตัวขึ้น ทางแยก p-n. กระบวนการทางเทคนิคนี้เรียกว่าวิธีการแพร่ และตัวทรานซิสเตอร์เองก็เรียกว่าการแพร่กระจาย

ต้องบอกว่าคุณสมบัติความถี่ของทรานซิสเตอร์โลหะผสมนั้นยังคงเป็นที่ต้องการอยู่มาก: ความถี่คัตออฟไม่เกินหลายสิบเมกะเฮิรตซ์ซึ่งช่วยให้สามารถใช้เป็นสวิตช์ที่ความถี่ต่ำและกลางได้ ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าทรานซิสเตอร์ความถี่ต่ำและจะขยายเฉพาะความถี่ในช่วงเสียงอย่างมั่นใจ แม้ว่าทรานซิสเตอร์โลหะผสมเจอร์เมเนียมจะถูกแทนที่ด้วยซิลิคอนมานานแล้ว แต่ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมยังคงผลิตขึ้นสำหรับการใช้งานพิเศษที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อส่งต่อไบอัสตัวปล่อย

ทรานซิสเตอร์ซิลิคอนผลิตโดยใช้เทคโนโลยีระนาบ ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนภาพทั้งหมดจะสิ้นสุดบนพื้นผิวเดียว พวกเขาเปลี่ยนทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมจากวงจรแยกเกือบทั้งหมดและใช้เป็นส่วนประกอบของวงจรรวม โดยที่เจอร์เมเนียมไม่เคยใช้เลย ตอนนี้ ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมหายากมาก

อ่านต่อในบทความถัดไป

ทรานซิสเตอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร? ประเภทต่างๆ?.. เซมิคอนดักเตอร์ได้รับการทำให้บริสุทธิ์และได้รับโครงสร้างโมโนคริสตัลไลน์อย่างไร?.. วิธีการใดที่ทำให้สามารถใส่สิ่งเจือปนเชิงบวกและเชิงลบเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์ได้?.. ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์เมซ่า และระนาบระนาบทั่วไปผลิตในโรงงานได้อย่างไร?.. ซับซ้อนอะไร รูปร่างของฐานที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกทำให้เกิดในทรานซิสเตอร์สำหรับการขยายสัญญาณ RF หรือไม่.. ศาสตราจารย์ Radiol พิจารณาประเด็นทั้งหมดนี้ที่นี่

ฉันฟังการสนทนาของคุณเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ด้วยความสนใจและยินดีที่จะทราบว่า Lyuboznaykin อธิบายแนวคิดพื้นฐานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่ใช้งานเหล่านี้ให้คุณฟัง ซึ่งในเวลาไม่กี่ปีก็สามารถเปลี่ยนหลอดสุญญากาศในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ได้สำเร็จ

คุณเข้าใจดี Neznaykin ว่าคนที่อ่อนแอ กระแสสลับใช้ระหว่างฐานและตัวปล่อย เพื่อกำหนดกระแสฐาน ซึ่งจะทำให้เกิดกระแสสะสม เราสามารถพูดได้ว่าอัตราขยายของทรานซิสเตอร์นั้นถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงของกระแสสะสมต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสฐานที่ทำให้เกิดมัน

การทำความสะอาดเซมิคอนดักเตอร์

ฉันคิดว่าคุณต้องการทราบว่ามีทรานซิสเตอร์ประเภทใดบ้างและถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร ดังนั้นฉันจะพยายามอธิบายให้คุณทราบถึงคุณสมบัติหลักของทรานซิสเตอร์และเทคโนโลยีการผลิต

ทรานซิสเตอร์ทำจากเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอน และในช่วงเริ่มต้นของวงจรการผลิต คุณจะต้องมีเซมิคอนดักเตอร์ที่บริสุทธิ์มากซึ่งมีโครงสร้างผลึกที่ไร้ที่ติ

เพื่อกำจัดสิ่งสกปรก จึงใช้วิธีการให้ความร้อนที่เรียกว่าการหลอมแบบโซน แท่งเซมิคอนดักเตอร์ถูกวางในเบ้าหลอมควอตซ์และให้ความร้อนจนกระทั่งบริเวณแคบของแท่งละลาย จากนั้นบริเวณที่หลอมละลายนี้จะถูกเคลื่อนอย่างช้าๆ จากปลายด้านหนึ่งของแท่งเซมิคอนดักเตอร์ไปยังอีกด้านหนึ่ง เกิดอะไรขึ้นที่นี่? สิ่งเจือปนมีแนวโน้มที่จะยังคงอยู่ในส่วนที่หลอมละลาย การย้ายบริเวณนี้จากปลายด้านหนึ่งของก้านไปยังอีกด้านหนึ่ง เราจะรวบรวมสิ่งสกปรกที่ปลายด้านหนึ่งและทำความสะอาดส่วนที่เหลือของก้านอย่างทั่วถึง หลังจากนั้นปลายก้านที่มีสิ่งเจือปนสะสมอยู่จะถูกตัดออกและในส่วนที่ทำความสะอาดอย่างดีจะเหลืออะตอมของสิ่งเจือปนไม่เกินหนึ่งอะตอมต่อร้อยล้านอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์

เครื่องทำความร้อนความถี่สูง

คุณอาจต้องการทราบว่าเป็นไปได้อย่างไรที่จะให้ความร้อนแก่เซมิคอนดักเตอร์ด้วยโซนแคบซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึงเมื่อทำการกรองเจอร์เมเนียมและเมื่อทำการฟอกซิลิกอน ในกรณีนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะถูกเรียกให้มาช่วยเหลือ โซนที่หลอมละลายพร้อมกับเบ้าหลอมจะถูกวางไว้ในขดลวดซึ่งมีกระแสความถี่สูงแรงไหลผ่าน กระแสนี้ทำให้เกิดกระแสในมวลเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งทำให้มันร้อนขึ้นอย่างมาก คอยล์จะค่อยๆ เคลื่อนไปตามเบ้าหลอม ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของโซนหลอมเหลวที่สอดคล้องกัน (รูปที่ 132)

การทำความร้อนด้วยสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสความถี่สูง และสร้างกระแสในมวลของเซมิคอนดักเตอร์โดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟ

การทำความร้อนด้วยเปลวไฟจะเพิ่มอุณหภูมิของพื้นผิวร่างกาย และจากพื้นผิวด้วยการนำความร้อน แคลอรี่จึงแทรกซึมลึกเข้าไปในร่างกาย ด้วยการทำความร้อนด้วยความถี่สูง ความร้อนจะครอบคลุมมวลทั้งหมดของตัวทำความร้อนทันที

ฉันจะเสริมว่าวิธีนี้สามารถใช้ในการให้ความร้อนไดอิเล็กทริกได้ แต่จากนั้นสนามไฟฟ้า (แทนที่จะเป็นแม่เหล็ก) จะถูกสร้างขึ้นในตัวที่ได้รับความร้อน ในการทำเช่นนี้จะมีการวางตัวทำความร้อนไว้ระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้า HF วิธีการนี้ใช้ในการแพทย์ซึ่งเรียกว่าไดเทอร์มีความถี่สูง

ข้าว. 132. การทำให้บริสุทธิ์ของเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้วิธีการหลอมโซน

ข้าว. 133. การจัดเรียงองค์ประกอบทั้งสามที่ประกอบเป็นทรานซิสเตอร์

ได้รับคริสตัลเพียงอันเดียว

อย่างไรก็ตาม ให้เรากลับมาที่เซมิคอนดักเตอร์อีกครั้ง ตอนนี้เมื่อทำความสะอาดอย่างดีแล้ว พวกเขาจะต้องได้รับโครงสร้างผลึกที่ไร้ที่ติ ความจริงก็คือโดยปกติแล้วเซมิคอนดักเตอร์จะประกอบด้วยคริสตัลที่จัดเรียงแบบสุ่มจำนวนมาก การสะสมคริสตัลดังกล่าวจะต้องถูกเปลี่ยนให้เป็นผลึกเดี่ยวที่มีโครงสร้างผลึกที่สม่ำเสมออย่างยิ่งตลอดมวลทั้งหมด

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดจะต้องละลายอีกครั้ง การดำเนินการนี้ยังดำเนินการโดยใช้กระแส RF ที่ไหลผ่านขดลวด ผลึกเล็กๆ ถูกนำเข้าสู่การหลอมละลาย โดยทำหน้าที่เป็นเมล็ดพันธุ์สำหรับการตกผลึกที่สมบูรณ์แบบของมวลทั้งหมด และปริมาณสิ่งเจือปน n หรือ p ที่ต้องการ ขึ้นอยู่กับประเภทของทรานซิสเตอร์ในอนาคต

หลังจากเย็นตัวลงจะได้ผลึกเดี่ยวที่มีน้ำหนักหลายกิโลกรัม จากนั้นก็ต้องตัดเข้าไป จำนวนมากเป็นชิ้นเล็กๆ ซึ่งแต่ละชิ้นจะกลายเป็นทรานซิสเตอร์ในภายหลัง ยกเว้นช่องว่างสำหรับทรานซิสเตอร์กำลังสูง ชิ้นส่วนเหล่านี้มีความยาวและความกว้างประมาณ 2 มม. และมีความหนาสองสามในสิบของมิลลิเมตร

ฟิวชั่น

ที่นี่เรามีช่องว่างสำหรับฐาน วิธีทำทรานซิสเตอร์จากพวกมัน? คุณสามารถเดาได้ง่ายว่าเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ทั้งสองด้านของฐานคุณต้องมีสิ่งเจือปนประเภทตรงข้ามกับสิ่งที่อยู่ในฐาน

มีหลายวิธีในการบรรลุภารกิจนี้ หากฐานทำจากเจอร์เมเนียมชนิด p ก็สามารถวางอินเดียมเม็ดเล็ก ๆ ซึ่งเป็นสารเจือปนชนิด n ไว้ทั้งสองด้านได้ ปล่อยให้ความร้อนทั้งหมดจนถึงอุณหภูมิที่อินเดียมเริ่มละลาย เจอร์เมเนียมแมนเนียมอย่างที่ฉันบอกคุณไปแล้ว จะกลายเป็นของเหลวเมื่อถูกความร้อนถึง 940°C เท่านั้น

อะตอมของอินเดียมถูกฝังอยู่ในเจอร์เมเนียม การเจาะทะลุนี้อำนวยความสะดวกโดยการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

ดังนั้นตัวปล่อยจึงถูกสร้างขึ้นที่ด้านหนึ่งของฐานและตัวสะสมที่อีกด้านหนึ่ง (รูปที่ 133) อย่างหลังจะต้องมีปริมาตรมากกว่าตัวปล่อย เนื่องจากกระแสจะกระจายพลังงานไปที่ตัวปล่อยมากกว่า ดำเนินไปโดยไม่ได้บอกว่าจะต้องบัดกรีลวดตะกั่วเข้ากับอิเล็กโทรดทั้งสามนี้

การแพร่กระจายและกระแสไฟฟ้า

วิธีการสร้างตัวปล่อยและตัวสะสมที่ฉันเพิ่งอธิบายไปนั้นใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์อัลลอยด์ แต่สามารถสร้างตัวปล่อยและตัวสะสมได้โดยใช้วิธีการแพร่ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เซมิคอนดักเตอร์จะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิใกล้กับจุดหลอมเหลว และวางไว้ในบรรยากาศก๊าซที่เป็นกลางซึ่งมีไอระเหยของสารเจือปนเพื่อสร้างตัวปล่อยและตัวสะสม อะตอมที่ไม่บริสุทธิ์จะแทรกซึมเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์ได้ง่าย ขึ้นอยู่กับปริมาณของไอระเหยและระยะเวลาของการดำเนินการ ความลึกของการเจาะอาจมากหรือน้อยก็ได้ สิ่งนี้จะกำหนดความหนาของฐาน

วิธีการแพร่กระจายมีความเหมาะสมมากสำหรับการผลิต ทรานซิสเตอร์อันทรงพลังเนื่องจากช่วยให้สามารถนำสิ่งสกปรกเข้ามาในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ - ด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวปล่อยและตัวสะสมของขนาดที่ต้องการซึ่งเพียงพอสำหรับการไหลของกระแสที่ค่อนข้างใหญ่

วิธีการแพร่จะคล้ายกับวิธีอิเล็กโทรไลติก ซึ่งเซมิคอนดักเตอร์สัมผัสกับกระแสของเหลวที่มีสิ่งเจือปนประเภทตรงกันข้าม

อย่างที่คุณเห็นในการผลิตทรานซิสเตอร์ สารต่างๆ ถูกใช้ในสถานะของแข็ง - ฟิวชัน ในสถานะของเหลว - อิเล็กโทรไลซิส และในสถานะก๊าซ - การแพร่กระจาย

ทรานซิสเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยวิธีใดวิธีหนึ่งที่อธิบายไว้จะถูกวางไว้ในกล่องที่ปิดสนิทและทึบแสงเพื่อให้แสงไม่ทำให้เกิดโฟโตอิเล็กทริกในเซมิคอนดักเตอร์ สุญญากาศถูกสร้างขึ้นในตัวเครื่องหรือเติมก๊าซที่เป็นกลาง เช่น ไนโตรเจน เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนโดยออกซิเจนในบรรยากาศ เคสสำหรับทรานซิสเตอร์กำลังสูงทำในลักษณะที่สามารถกระจายความร้อนและป้องกันความร้อนที่มากเกินไปของเซมิคอนดักเตอร์ เคสนี้เป็นฮีทซิงค์และมีขนาดใหญ่

ความถี่สูงก่อให้เกิดปัญหา

ทรานซิสเตอร์ความถี่สูงอยู่ภายใต้ข้อกำหนดเกี่ยวกับความหนาของฐาน

หากความหนามีขนาดเล็กมาก ระหว่างตัวปล่อยและตัวสะสมจะเกิดความจุที่ค่อนข้างสูง จากนั้นกระแส RF แทนที่จะผ่านสองทางแยก จะผ่านโดยตรงจากตัวปล่อยไปยังตัวสะสมซึ่งเป็นแผ่นตัวเก็บประจุชนิดหนึ่ง

ควรเพิ่มความหนาของฐานเพื่อลดความจุไฟฟ้าที่ไม่ต้องการนี้หรือไม่ คุณ Neznaykin จะต้องเสนอวิธีแก้ปัญหานี้อย่างไม่ต้องสงสัย มาดูกันว่ามันมีเหตุผลขนาดไหน

โดยการเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวปล่อยและตัวสะสม คุณจะบังคับให้อิเล็กตรอนเดินทางในเส้นทางที่ยาวขึ้นระหว่างทางแยกทั้งสอง อย่างไรก็ตาม ในเซมิคอนดักเตอร์ ความเร็วการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูค่อนข้างต่ำ: ประมาณ สมมติว่าความหนาของฐานคือ OD มม. หากต้องการเดินทางให้ไกลกว่าระยะทางสั้นๆ อิเล็กตรอนจะต้องการ 2.5 μs

ซึ่งเท่ากับระยะเวลาหนึ่งครึ่งรอบของกระแสโดยมีความถี่สอดคล้องกับความยาวคลื่น อย่างที่คุณเห็นด้วยความหนาของฐานดังกล่าวจึงสามารถขยายได้เฉพาะกระแสที่สอดคล้องกับคลื่นยาวเท่านั้น

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในทรานซิสเตอร์ RF ความหนาของฐานจึงต้องเล็กลงอย่างมาก ด้วยความหนาฐาน 0.001 มม. คุณสามารถขยายคลื่นได้ถึง และหากต้องการรับคลื่นเดซิเมตรซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกอากาศทางโทรทัศน์จะดำเนินการฐานจะต้องบางลงด้วยซ้ำ

อย่างที่คุณเห็น เรากำลังเผชิญกับข้อกำหนดสองประการที่ขัดแย้งกัน: เพื่อให้ความจุของตัวปล่อยและตัวสะสมไม่ใหญ่เกินไป เราจำเป็นต้องเพิ่มความหนาของฐาน และเพื่อให้อิเล็กตรอนผ่านฐานได้เร็วพอ จะต้องทำให้บางที่สุด

แนวทางแก้ไขปัญหา

จะออกจากภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ได้อย่างไร? มันง่ายมากในการลดความจุไม่ใช่โดยการลดระยะห่างระหว่างเพลตทั้งสองซึ่งเล่นโดยตัวปล่อยและตัวสะสมในที่นี้ แต่โดยการลดพื้นที่ที่ทางแยกให้มากที่สุด

ข้าว. 134. การประมวลผลด้วยไฟฟ้าโดยใช้กระแสของเหลว

ข้าว. 135. ทรานซิสเตอร์ที่ระหว่างฐานและตัวสะสมจะมีโซนของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าของตัวเองซึ่งช่วยปรับปรุงการขยายสัญญาณที่ความถี่สูง

เพื่อจุดประสงค์นี้ สารเจือปนจะถูกป้อนในลักษณะที่ตัวปล่อยและตัวสะสมมีรูปทรงกรวย โดยปลายจะหันไปทางฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลลัพธ์นี้สามารถทำได้โดยการบำบัดทั้งสองด้านของแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยกระแสของเหลว ซึ่งภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้า จะทำให้เกิดอิเล็กโทรไลซิส และด้วยเหตุนี้จึงค่อย ๆ ดึงอะตอมออกมา ทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตจริงในเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อด้านล่างของช่องเหล่านี้อยู่ใกล้กันเพียงพอ ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป และมีสิ่งเจือปนในปริมาณที่เพียงพอจะถูกเติมลงในของเหลว ซึ่งจะถูกนำเข้าไปในช่องที่สร้างตัวปล่อยและตัวสะสมโดยใช้อิเล็กโทรไลซิส (รูปที่ 134 ).

มีทรานซิสเตอร์ RF ประเภทหนึ่งซึ่งชั้นฐานที่หันเข้าหาตัวปล่อยมีจำนวนสิ่งสกปรกเพิ่มขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความเร็วของอิเล็กตรอนและทำให้สามารถขยายได้มากขึ้น ความถี่สูง. ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าทรานซิสเตอร์ดริฟท์ ช่วยให้คุณสามารถขยายคลื่นเดซิเมตรได้

คุณสามารถไปในทิศทางนี้ต่อไปได้โดยการวางระหว่างฐานและตัวสะสมที่เรียกว่าโซนที่มีค่าการนำไฟฟ้าของตัวเอง (รูปที่ 135) เป็นชั้นของเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนที่บริสุทธิ์มาก จึงมีการนำไฟฟ้าปานกลาง โซนนี้จะแยกฐานที่บางมากออกจากตัวรวบรวม ซึ่งจะลดความจุระหว่างตัวปล่อยและตัวรวบรวม และช่วยให้สามารถขยายความถี่ที่สูงมากได้

ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้างเมซ่า

อีกวิธีหนึ่งใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์ที่สามารถทำงานที่ความถี่หลายพันเมกะเฮิรตซ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้ในวงจรอินพุตของโทรทัศน์

ในการผลิตทรานซิสเตอร์ดังกล่าว จะใช้แผ่นเจอร์เมเนียมชนิด p ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวสะสม แถบทองคำถูกบัดกรีอย่างแน่นหนาที่ด้านล่างของแผ่น - ผลลัพธ์ในอนาคต ด้านบนของแผ่นสัมผัสกับไอพลวง สิ่งเจือปนชนิด n นี้ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าที่พื้นผิวจะก่อตัวเป็นฐาน จากนั้น ที่ด้านเดียวกันของแผ่น จะมีการแนะนำสิ่งเจือปนชนิด p (โดยปกติคืออะลูมิเนียม) โดยการแพร่ ซึ่งก่อให้เกิดตัวปล่อย การแพร่กระจายนี้ดำเนินการผ่านตะแกรงซึ่งเป็นผลมาจากการที่อลูมิเนียมวางอยู่บนพื้นผิวเป็นแถบแคบ (รูปที่ 136, a)

หลังจากเสร็จสิ้นการดำเนินการเหล่านี้ จะมีหยดขี้ผึ้งเล็กๆ หยดลงบนพื้นผิว ซึ่งแต่ละหยดจะครอบคลุมด้านหนึ่งของส่วนของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p ซึ่งเป็นตัวปล่อยในอนาคต และอีกส่วนหนึ่งครอบคลุมส่วนของประเภท n ซึ่งเป็นฐานในอนาคต (รูปที่ .136,ข).

ข้าว. 136. ขั้นตอนที่ติดต่อกันของการผลิต mesatransistor: a - การแพร่กระจายผ่านตาข่ายของสิ่งเจือปนประเภท p; b - การใช้หยดขี้ผึ้งลงบนพื้นผิวที่ก่อให้เกิดตัวปล่อยและฐาน c - การบำบัดกรดและการแบ่งแผ่นออกเป็นทรานซิสเตอร์แต่ละตัว

ข้าว. 137. ขั้นตอนของการผลิตทรานซิสเตอร์โดยใช้เทคโนโลยีระนาบ: a - ชั้นฉนวนของซิลิคอนไดออกไซด์ถูกนำไปใช้กับชั้น epitaxis; b - "หน้าต่าง" ถูกสร้างขึ้นในชั้นฉนวนซึ่งมีการแนะนำสิ่งเจือปนประเภท p โดยการแพร่กระจาย c - หลังจากใช้ชั้นฉนวนใหม่จะมีการสร้าง "หน้าต่าง" ที่มีขนาดเล็กกว่าชั้นแรกและมีการแนะนำสิ่งเจือปนชนิด n ผ่านทางนั้น d - เพื่อเข้าถึงพื้นที่ฐานและตัวปล่อยให้เปิดรูและเต็มไปด้วยโลหะซึ่งบัดกรีตะกั่วแล้ว d - พื้นผิวถูกติดตั้งบนแผ่นโลหะซึ่งทำหน้าที่เป็นเอาต์พุตของตัวสะสม

จากนั้นทั้งแผ่นจะถูกบำบัดด้วยกรด ซึ่งจะไล่เลือดออกทุกพื้นที่ของตัวปล่อยและเบส ยกเว้นส่วนที่ป้องกันด้วยขี้ผึ้ง ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการตัดแผ่นออกเป็นทรานซิสเตอร์ให้มากที่สุดเท่าที่มีตัวปล่อยและฐานสร้างสไลด์ขนาดเล็กที่แปลกประหลาดโดยมีส่วนบนแบนบนตัวสะสม (รูปที่ 136, c) ทรานซิสเตอร์ที่มีโครงสร้างนี้ถูกเรียกว่าเมซ่า เนื่องจากในอเมริกาใต้คำนี้ใช้เพื่ออธิบายภูเขาที่มียอดแบน

ชั้นอีปิเทเชียล

ให้เราลงจากภูเขานี้ไปสู่ที่ราบเถิด ในที่นี้ฉันหมายถึงเทคโนโลยีการผลิตทรานซิสเตอร์แบบระนาบซึ่งแพร่หลายมากเนื่องจากทำให้สามารถเตรียมทรานซิสเตอร์นับพันตัวบนผลึกเดี่ยวในวงจรเทคโนโลยีเดียว ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ยังทำให้สามารถขยายความถี่สูงและรับพลังงานที่สำคัญได้

ส่วนใหญ่แล้วทรานซิสเตอร์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นบนชั้นเซมิคอนดักเตอร์แบบ epitaxis มันคืออะไร?

นักสะสมจะต้องมีความจำเพาะเจาะจงเล็กๆ น้อยๆ ความต้านทานไฟฟ้าเพื่อให้ผ่านกระแสได้ง่าย ดังนั้นจึงแนะนำให้ทำจากเซมิคอนดักเตอร์ที่มีสารเจือปนสูง ในทางกลับกัน ฐานและตัวปล่อยควรมีสิ่งสกปรกน้อยกว่ามาก

เพื่อสร้างความแตกต่างที่จำเป็น เซมิคอนดักเตอร์ที่อุดมด้วยสารเจือปนจะถูกเคลือบด้วยชั้นเอพิแทกเซียลบางๆ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิคอน จะได้รับความร้อนในบรรยากาศไฮโดรเจนจนถึงอุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวประมาณหนึ่งร้อยองศา จากนั้นอุณหภูมิจะลดลงเล็กน้อยและนำเซมิคอนดักเตอร์เข้าสู่ซิลิคอนเตตราคลอไรด์พร้อมกัน ส่วนหลังจะสลายตัว และชั้นเอพิแทกเซียลจะสะสมอยู่บนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอนที่จัดเรียงตามลำดับที่เหมาะสมของโครงตาข่ายคริสตัล ความหนาของชั้นนี้คือหนึ่งในร้อยของมิลลิเมตรและความบริสุทธิ์สูงจะกำหนดความต้านทานไฟฟ้าสูง

การผลิตทรานซิสเตอร์โดยใช้เทคโนโลยีระนาบ

ลองจินตนาการว่าเรามีแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่เคลือบด้วยชั้นเอปิเทกเชียล ขั้นแรก ให้ใช้ชั้นฉนวนของซิลิคอนไดออกไซด์กับชั้น epitaxis (รูปที่ 137) จากนั้น เมื่อใช้องค์ประกอบทางเคมีที่เหมาะสม เราจะเปิดรูในชั้นฉนวน ซึ่งเราจะแนะนำสิ่งเจือปนชนิด p เช่น โบรอน เข้าไปในชั้นเยื่อบุผิวโดยการแพร่กระจาย ส่วนที่มีสิ่งสกปรกนี้จะทำหน้าที่เป็นฐานของทรานซิสเตอร์ในอนาคต

เราหุ้มแผ่นเวเฟอร์ทั้งหมดอีกครั้งด้วยชั้นฉนวนของซิลิคอนไดออกไซด์ และเปิดรูเล็กๆ ตรงกลางโดยใช้การกัดด้วยสารเคมีซ้ำๆ ผ่านรูนี้ เราแนะนำสิ่งเจือปนชนิด n เช่น ฟอสฟอรัส โดยการแพร่กระจาย ด้วยวิธีนี้ตัวปล่อยจะถูกสร้างขึ้น

อีกครั้ง เราจะปิดแผ่นเวเฟอร์ทั้งหมดด้วยชั้นฉนวนของซิลิคอนไดออกไซด์ จากนั้นจึงเปิดรูสองรูในชั้นนี้ โดยรูหนึ่งอยู่เหนือตัวปล่อย และอีกรูอยู่ตรงกลางเหนือฐาน ผ่านรูเหล่านี้ เราจะสร้างตัวส่งสัญญาณและสายฐานโดยการสปัตเตอร์อะลูมิเนียมหรือทอง สำหรับเอาต์พุตของตัวสะสมนั้นการผลิตนั้นไม่ยาก - ก็เพียงพอที่จะเสริมความแข็งแกร่งของแผ่นนำไฟฟ้าที่ด้านล่างของตัวสะสม

คุณ Neznaykin จะสังเกตเห็นอย่างไม่ต้องสงสัยว่าในทรานซิสเตอร์ที่ทำในลักษณะนี้ขอบของการเปลี่ยนภาพไม่ได้สัมผัสกับบรรยากาศโดยรอบ ได้รับการปกป้องด้วยชั้นของซิลิคอนไดออกไซด์ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายต่อทรานซิสเตอร์ได้อย่างสมบูรณ์ ซิลิคอนไดออกไซด์เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อควอตซ์

หากคุณต้องการเพิ่มพลังของทรานซิสเตอร์ระนาบ โดยหลักการแล้ว คุณควรเพิ่มพื้นที่ของการเปลี่ยนฐานตัวปล่อย ในการทำเช่นนี้ คุณสามารถเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างสองโซนนี้ได้ด้วยการทำให้ตัวส่งสัญญาณไม่อยู่ในรูปวงกลมเล็ก ๆ แต่เป็นรูปดาวหรือเส้นหักปิด

การใช้ฟิล์มไวแสง

เมื่อได้เรียนรู้จากคำอธิบายของฉันเกี่ยวกับการดำเนินการจำนวนมากที่จำเป็นในการผลิตทรานซิสเตอร์โดยใช้เทคโนโลยีระนาบ คุณ Neznaykin คิดว่าต้นทุนของมันควรจะสูงมากอย่างไม่ต้องสงสัย ข้าพเจ้าจึงรีบเร่งให้ท่านอุ่นใจ

มีการผลิตทรานซิสเตอร์หลายสิบหรือหลายร้อยตัวในขั้นตอนเดียว ในการผลิตใช้วิธีการถ่ายภาพด้วยแสงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในการผลิตวงจรรวมซึ่งเราจะพูดถึงอีกครั้ง

โปรดจำไว้ว่าในการเปิดรูเล็กๆ (“หน้าต่าง”) พื้นผิวทั้งหมดจะถูกคลุมด้วยฟิล์มไวแสงก่อน ซึ่งเมื่อสัมผัสกับแสงจะแข็งและทนทานต่อตัวทำละลายที่ใช้ในขั้นตอนต่อไป ดังนั้นพื้นที่สัมผัสของพื้นผิวจึงได้รับการปกป้องด้วยสารเคลือบเงาชนิดหนึ่งซึ่งฟิล์มที่แข็งตัวได้เปลี่ยนไปแล้ว

ตามที่ฉันหวังว่าคุณจะเดา ภาพแสงของพื้นที่ของชั้น epitaxis ที่ไม่ควรได้รับการบำบัดด้วยสารเคมีจะถูกฉายลงบนฟิล์ม โดยทั่วไป การฉายแสงจะดำเนินการผ่านเลนส์ที่ช่วยให้ภาพที่ฉายลดลง ซึ่งมีส่วนทำให้ภาพมีขนาดเล็กลง...

ฉันสามารถบอกคุณเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์อื่นๆ ได้ เช่น ทรานซิสเตอร์สนามผล แต่ฉันไม่อยากทำให้คุณเบื่อ คุณสามารถปิดเครื่องบันทึกเทปได้

แหล่งไฟฟ้าทางเลือกกำลังได้รับความนิยมทุกปี อัตราค่าไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องมีส่วนทำให้เกิดแนวโน้มนี้ สาเหตุหนึ่งที่บังคับให้ผู้คนมองหาแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมก็คือการขาดการเชื่อมต่อกับเครือข่ายสาธารณะโดยสิ้นเชิง

แหล่งพลังงานทางเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในตลาดคือแหล่งที่มาเหล่านี้ใช้ผลของการสร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำไปใช้กับโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากซิลิคอนบริสุทธิ์

แผ่นโฟโต้พลังงานแสงอาทิตย์แผ่นแรกมีราคาแพงเกินไป และการใช้ผลิตไฟฟ้าก็ไม่เกิดผลกำไร เทคโนโลยีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และขณะนี้สามารถซื้อได้ในราคาที่เหมาะสม

พลังงานแสงนั้นฟรี และหากโรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้องค์ประกอบซิลิกอนมีราคาถูกเพียงพอก็เป็นเช่นนั้น แหล่งทางเลือกอาหารจะมีความคุ้มค่าและแพร่หลายมากขึ้น

วัสดุที่เหมาะสมที่มีอยู่

แผนภาพของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ไดโอด หัวร้อนหลายคนถามตัวเองว่า: เป็นไปได้จากเศษวัสดุหรือไม่? แน่นอนคุณสามารถ! หลายคนยังคงมีทรานซิสเตอร์เก่าจำนวนมากตั้งแต่สมัยสหภาพโซเวียต นี่เป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสร้างโรงไฟฟ้าขนาดเล็กด้วยมือของคุณเอง

ก็สามารถทำได้เช่นกัน แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จากไดโอดซิลิคอน วัสดุสำหรับทำแผงโซลาร์เซลล์อีกชนิดหนึ่งคือฟอยล์ทองแดง เมื่อใช้ฟอยล์ ปฏิกิริยาโฟโตอิเล็กโตรเคมีจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ขั้นตอนการผลิตแบบจำลองทรานซิสเตอร์

การเลือกชิ้นส่วน

สิ่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์คือทรานซิสเตอร์ซิลิคอนทรงพลังที่มีตัวอักษรกำกับว่า KT หรือ P ข้างในนั้นมีเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแสงแดด

คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญ:เลือกทรานซิสเตอร์ที่มีชื่อเดียวกันเนื่องจากมีเหมือนกัน ข้อมูลจำเพาะและแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ของคุณจะมีเสถียรภาพในการทำงานมากขึ้น

ขั้นต่อไปคือการเตรียมเชิงกลของทรานซิสเตอร์ของคุณ จำเป็นต้องถอดส่วนบนของตัวเรือนออกโดยกลไก วิธีที่ง่ายที่สุดในการดำเนินการนี้คือการใช้เลื่อยเลือยตัดโลหะขนาดเล็ก

การตระเตรียม

จับทรานซิสเตอร์ไว้ในที่รองและทำการตัดตามแนวของตัวเรือนอย่างระมัดระวัง คุณเห็นเวเฟอร์ซิลิคอนที่จะทำหน้าที่เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ทรานซิสเตอร์มีสามขั้ว - ฐาน ตัวสะสม และตัวปล่อย

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ (p-n-p หรือ n-p-n) ขั้วของแบตเตอรี่ของเราจะถูกกำหนด สำหรับทรานซิสเตอร์ KT819 ฐานจะเป็นบวกตัวส่งและตัวสะสมจะเป็นลบ

ความต่างศักย์สูงสุดที่ตกกระทบกับเพลต จะถูกสร้างขึ้นระหว่างฐานและตัวสะสม ดังนั้นในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ของเรา เราจะใช้จุดเชื่อมต่อตัวสะสมของทรานซิสเตอร์

การตรวจสอบ

หลังจากเลื่อยตัวเรือนของทรานซิสเตอร์แล้วจะต้องตรวจสอบการทำงาน สำหรับสิ่งนี้ เราจำเป็นต้องมีมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลและแหล่งกำเนิดแสง

เราเชื่อมต่อฐานของทรานซิสเตอร์กับสายบวกของมัลติมิเตอร์และตัวสะสมกับสายลบ อุปกรณ์วัดเปิดโหมดควบคุมแรงดันไฟฟ้าด้วยช่วง 1V

เรากำหนดทิศทางของแหล่งกำเนิดแสงไปยังเวเฟอร์ซิลิคอนและควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้า ควรอยู่ระหว่าง 0.3V ถึง 0.7V ในกรณีส่วนใหญ่ ทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งจะสร้างความต่างศักย์ 0.35V และกระแส 0.25 µA

สำหรับการชาร์จใหม่ โทรศัพท์มือถือเราจำเป็นต้องสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่มีทรานซิสเตอร์ประมาณ 1,000 ตัว ซึ่งจะผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 200 mA

การประกอบ

คุณสามารถประกอบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จากทรานซิสเตอร์บนแผ่นเรียบที่ทำจากวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า ทุกอย่างขึ้นอยู่กับจินตนาการของคุณ

เมื่อเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์แบบขนาน กระแสจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์แบบอนุกรม แรงดันแหล่งจ่ายจะเพิ่มขึ้น

นอกจากทรานซิสเตอร์ ไดโอด และฟอยล์ทองแดงแล้ว กระป๋องอะลูมิเนียม เช่น กระป๋องเบียร์ ยังสามารถนำมาใช้ทำแผงโซลาร์เซลล์ได้ แต่จะเป็นแบตเตอรี่ที่ให้ความร้อนกับน้ำ ไม่ใช่ผลิตไฟฟ้า

ดูวิดีโอที่ผู้เชี่ยวชาญอธิบายรายละเอียดวิธีทำแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์จากทรานซิสเตอร์ด้วยมือของคุณเอง:

คุณต้องการเพียงสองส่วนประกอบในการประกอบ อินเวอร์เตอร์ที่ง่ายที่สุด, แปลงไฟ DC 12 V เป็น 220 V AC

ไม่มีองค์ประกอบหรือชิ้นส่วนที่มีราคาแพงหรือหายากอย่างแน่นอน ทุกอย่างประกอบได้ภายใน 5 นาที! คุณไม่จำเป็นต้องบัดกรีด้วยซ้ำ! ฉันบิดมันด้วยลวดและมันก็เป็นเช่นนั้น

สิ่งที่คุณต้องการสำหรับอินเวอร์เตอร์?

• หม้อแปลงจากเครื่องรับ เครื่องบันทึกเทป เซ็นเตอร์ ฯลฯ ขดลวดหลักอันหนึ่งคือ 220 V และอีกอันคือ 12 V
• รีเลย์ 12 V เหล่านี้ใช้ในหลายสถานที่
• สายไฟสำหรับการเชื่อมต่อ

การประกอบอินเวอร์เตอร์

อินเวอร์เตอร์นี้ทำงานอย่างไร?