Bir transistörden neler yapılabilir? Transistör üretim teknolojisi. Transistör nedir

Saf yarı iletkenler aynı sayıda serbest elektron ve deliğe sahiptir. Bu tür yarı iletkenler, belirtildiği gibi yarı iletken cihazların imalatında kullanılmaz.

Transistörlerin üretimi için (bu durumda aynı zamanda diyotlar, mikro devreler ve aslında tüm yarı iletken cihazlar anlamına da gelir), n ve p tipi yarı iletkenler kullanılır: elektronik ve delik iletkenliği ile. N-tipi yarıiletkenlerde ana yük taşıyıcıları elektronlar, p-tipi yarıiletkenlerde ise deliklerdir.

Gerekli iletkenlik tipine sahip yarı iletkenler, saf yarı iletkenlere katkılama (safsızlıkların eklenmesi) yoluyla elde edilir. Bu yabancı maddelerin miktarı azdır, ancak yarı iletkenin özellikleri tanınmayacak kadar değişir.

Katkı maddeleri

Transistörler, üretimlerinde katkı maddesi olarak kullanılan üç değerlik ve beş değerlik elementler kullanılmasaydı, transistör olmazlardı. Bu elementler olmasaydı farklı iletkenliklere sahip yarı iletkenler yaratmak kesinlikle imkansız olurdu. p-n oluşturma(pe - en okuyun) geçiş ve bir bütün olarak transistör.

Bir yandan indiyum, galyum ve alüminyum üç değerlikli safsızlıklar olarak kullanılır. Dış kabukları yalnızca 3 elektron içerir. Bu tür safsızlıklar, yarı iletkenin iletkenliğinin bir sonucu olarak yarı iletkenin atomlarından elektronları uzaklaştırır. Bu tür unsurlara alıcılar - “alıcı” denir.

Öte yandan bunlar antimon ve arsenik, beş değerlikli elementlerdir. Dış yörüngelerinde 5 elektron bulunur. Kristal kafesin düzenli sıralarına girerek beşinci elektron için yer bulamazlar, serbest kalır ve yarı iletkenin iletkenliği elektronik veya n tipi olur. Bu tür safsızlıklara bağışçı - "verici" denir.

Şekil 1 tabloyu göstermektedir kimyasal elementler Transistör üretiminde kullanılır.

Şekil 1. Safsızlıkların yarı iletkenlerin özelliklerine etkisi

Germanyum gibi kimyasal olarak saf bir yarı iletken kristal bile yabancı maddeler içerir. Sayıları küçüktür - bir milyar germanyum atomu başına bir safsızlık atomu. Ve bir santimetre küpte, safsızlık atomları adı verilen yaklaşık elli bin milyar yabancı cisim elde ediyoruz. Çok mu görünüyor?

İşte bu noktada, 1 A'lik bir akımla, 1 Coulomb'luk bir yükün veya saniyede 6*10^18 (altı milyar milyar) elektronun iletkenden geçtiğini hatırlamanın zamanı geldi. Başka bir deyişle, "çok fazla" safsızlık atomu yoktur ve bunlar yarı iletkene çok az iletkenlik kazandırır. Sonuç ya kötü bir iletken ya da çok iyi olmayan bir yalıtkandır. Genel olarak yarı iletken.

İletkenliği n olan bir yarı iletken nasıl elde edilir?

Bir germanyum kristaline beş değerlikli bir antimon veya arsenik atomu eklenirse ne olacağını görelim. Bu, Şekil 2'de oldukça açık bir şekilde gösterilmektedir.

Şekil 2. Bir yarı iletkene 5 değerlik yabancı maddenin eklenmesi.

Şekil 2 hakkında daha önce yapılması gereken küçük bir yorum. Şekildeki bitişik yarı iletken atomlar arasındaki her düz çizgi çift olmalıdır, bu da bağda iki elektronun yer aldığını gösterir. Böyle bir bağa kovalent denir ve Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3. Silikon kristalindeki kovalent bağ.

Germanyum için de model tamamen aynı olacaktır.

Beş değerlikli safsızlık atomu, gidecek hiçbir yeri olmadığı için kristal kafese eklenir. Komşu atomlarla kovalent bağlar oluşturmak için beş değerlik elektronundan dördünü kullanır ve kristal kafese dahil edilir. Ancak beşinci elektron serbest kalacaktır. En ilginç şey, bu durumda safsızlığın atomunun pozitif bir iyon haline gelmesidir.

Bu durumda safsızlığa donör denir; yarı iletkene, yarı iletkendeki ana yük taşıyıcıları olacak ek elektronlar verir. Donörden ek elektronlar alan yarı iletkenin kendisi, elektronik iletkenliğe sahip veya n - negatif tipinde bir yarı iletken olacaktır.

Safsızlıklar, yarı iletkenlere küçük miktarlarda, on milyon germanyum veya silikon atomu başına bir atom kadar az miktarda karışır. Ancak bu, yukarıda yazıldığı gibi, en saf kristaldeki içsel safsızlıkların içeriğinden yüz kat daha fazladır.

Şimdi ortaya çıkan n tipi yarı iletkene, Şekil 4'te gösterildiği gibi galvanik bir eleman bağlarsak, o zaman pilin elektrik alanının etkisi altındaki elektronlar (içi eksi olan daireler) pozitif terminaline doğru koşacaktır. Akım kaynağının negatif kutbu kristale aynı sayıda elektron verecektir. Bu nedenle yarı iletken içinden akacaktır elektrik.

Şekil 4.

İçinde artı işareti bulunan altıgenler, elektron bağışlamış safsızlık atomlarından başka bir şey değildir. Bunlar pozitif iyonlardır. Yukarıdakilerin sonucu şu şekildedir: bir yarı iletkene bir donör safsızlığının eklenmesi, serbest elektronların enjeksiyonunu sağlar. Sonuç, elektron iletken veya n tipi bir yarı iletkendir.

Dış yörüngesinde üç elektron bulunan bir maddenin atomları, örneğin indiyum, bir yarı iletkene, germanyuma veya silikona eklenirse, açıkçası sonuç tam tersi olacaktır. Bu birleşim Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5. Bir yarı iletkene 3 değerlikli bir safsızlığın eklenmesi.

Şimdi böyle bir kristale bir akım kaynağı bağlarsak deliklerin hareketi düzenli bir karakter kazanacaktır. Hareket aşamaları Şekil 6'da gösterilmektedir.

Şekil 6. Delik iletiminin aşamaları

Sağdaki ilk atomda bulunan delik, bu tam olarak üç değerlikli safsızlık atomudur, soldaki komşusundan bir elektron yakalar ve bunun sonucunda içinde bir delik kalır. Bu delik de komşusundan ayrılmış bir elektronla doludur (şekilde yine soldadır).

Bu, pozitif yüklü deliklerin pilin pozitif terminalinden negatif terminaline doğru hareket etmesini sağlar. Bu, delik akım kaynağının negatif kutbuna yaklaşana ve buradan gelen bir elektronla doldurulana kadar devam eder. Aynı zamanda pozitif uca en yakın kaynaktan gelen bir elektron atomunu terk eder, yeni bir delik oluşturulur ve süreç baştan tekrarlanır.

Bir safsızlık eklendiğinde ne tür bir yarı iletken elde edildiği konusunda kafanızın karışmaması için, "verici" kelimesinin en (negatif) harfini içerdiğini hatırlamak yeterlidir - sonuç, n tipi bir yarı iletkendir. Ve alıcı kelimesinde pe harfi (pozitif) vardır - iletkenliği p olan bir yarı iletken.

Sıradan kristaller, örneğin germanyum, doğada bulundukları formda, yarı iletken cihazların üretimi için uygun değildir. Gerçek şu ki, sıradan bir doğal germanyum kristali, birbirine kaynaşmış küçük kristallerden oluşur.

İlk olarak, kaynak malzeme yabancı maddelerden arındırıldı, ardından germanyum eritildi ve düzenli bir kafese sahip küçük bir kristal olan bir tohum, elde edilen eriyiğin içine indirildi. Tohum eriyik içinde yavaşça döndü ve yavaş yavaş yukarıya doğru yükseldi. Eriyik tohumu sardı ve soğudukça düzenli bir kristal kafese sahip büyük bir tek kristal çubuk oluşturdu. Dış görünüş Ortaya çıkan tek kristal Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7.

Tek bir kristalin üretim prosesi sırasında eriyiğe p veya n tipi bir katkı maddesi ilave edildi ve böylece kristalin gerekli iletkenliği elde edildi. Bu kristal, transistörün tabanı haline gelen küçük plakalara kesildi.

Kolektör ve emitör yapıldı Farklı yollar. En basiti, plakanın karşıt taraflarına küçük indiyum parçalarının kaynakla yapıştırılması ve temas noktasının 600 dereceye ısıtılmasıydı. Tüm yapı soğuduktan sonra indiyuma doymuş alanlar p tipi iletkenlik kazandı. Ortaya çıkan kristal mahfazaya yerleştirildi ve kablolar bağlanarak alaşımlı düzlemsel transistörler elde edildi. Bu transistörün tasarımı Şekil 8'de gösterilmektedir.

Şekil 8.

Bu tür transistörler yirminci yüzyılın altmışlı yıllarında MP39, MP40, MP42 vb. marka adı altında üretildi. Şimdi neredeyse bir müze sergisi. P-n-p yapısının transistörleri en yaygın şekilde kullanıldı.

1955'te difüzyon transistörü geliştirildi. Bu teknolojiye göre toplayıcı ve yayıcı bölgeleri oluşturmak için, istenilen safsızlıktaki buharları içeren bir gaz atmosferine bir germanyum plakası yerleştirildi. Bu atmosferde plaka, erime noktasının hemen altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtıldı ve gerekli süre boyunca tutuldu. Sonuç olarak, safsızlık atomları kristal kafesin içine nüfuz ederek p-n bağlantıları. Bu teknik işleme difüzyon yöntemi denir ve transistörlerin kendilerine de difüzyon denir.

Alaşım transistörlerin frekans özelliklerinin arzulanan çok şey bıraktığı söylenmelidir: kesme frekansı birkaç on megahertz'den fazla değildir, bu da bunların düşük ve orta frekanslarda anahtar olarak kullanılmasına izin verir. Bu tür transistörlere düşük frekanslı transistörler denir ve yalnızca ses aralığındaki frekansları güvenle yükseltir. Her ne kadar germanyum alaşımlı transistörlerin yerini uzun süredir silikon almış olsa da, germanyum transistörler hala yayıcıyı yönlendirmek için düşük voltajın gerekli olduğu özel uygulamalar için üretiliyor.

Silikon transistörler düzlemsel teknoloji kullanılarak üretilmektedir. Bu, tüm geçişlerin tek bir yüzeyde bittiği anlamına gelir. Ayrık devrelerdeki germanyum transistörlerinin neredeyse tamamen yerini almışlar ve germanyumun hiç kullanılmadığı entegre devrelerin bileşenleri olarak kullanılıyorlar. Şu anda germanyum transistör bulmak çok zor.

Bir sonraki makalede okumaya devam edin.

Transistörler nasıl yapılır? farklı şekiller?.. Yarı iletkenler nasıl saflaştırılıp monokristal yapıya kavuşturulur?.. Bir yarı iletkene pozitif ve negatif yabancı maddelerin katılmasını hangi yöntemler mümkün kılar?.. Bir fabrikada konvansiyonel transistörler, mesatransistörler ve düzlemsel olanlar nasıl üretilir?.. Hangi kompleks RF amplifikasyonu için transistörlerde tabanın şekli ikilemler yaratıyor mu?.. Bütün bu konular burada Profesör Radiol tarafından ele alınıyor.

Transistörler hakkındaki konuşmanızı ilgiyle dinledim ve Lyuboznaykin'in, birkaç yıl içinde çoğu elektronik ekipman türünde vakum tüplerinin yerini başarıyla alan bu aktif bileşenlerle ilgili tüm temel kavramları size açıkladığını görmekten memnuniyet duyuyorum.

Sen iyi anlıyorsun Neznaykin, zayıflar alternatif akımlar Taban ve emitör arasına uygulanan akım, kolektör akımına neden olan taban akımını belirler. Transistörün kazancının, kollektör akımındaki değişimin buna neden olan baz akımındaki değişime oranıyla belirlendiğini söyleyebiliriz.

Yarı İletken Temizleme

Sanırım ne tür transistörlerin bulunduğunu ve bunların nasıl yapıldığını bilmek istersiniz. Bu nedenle size transistörlerin temel özelliklerini ve üretim teknolojilerini anlatmaya çalışacağım.

Transistörler germanyum veya silikondan yapılır ve üretim döngüsünün başında kusursuz kristal yapıya sahip, çok saf bir yarı iletkene sahip olmanız gerekir.

Kirlilikleri ortadan kaldırmak için bölge eritme adı verilen bir ısıtma yöntemi kullanılır. Yarı iletken çubuk bir kuvars potaya yerleştirilir ve çubuğun dar bir bölgesi eriyene kadar ısıtılır. Bu erimiş bölge daha sonra yarı iletken çubuğun bir ucundan diğerine yavaşça hareket ettirilir. Burada neler oluyor? Kirlilikler erimiş kısımda kalma eğilimindedir. Bu bölgeyi çubuğun bir ucundan diğer ucuna hareket ettirerek bir uçta yabancı maddeleri topluyor ve çubuğun geri kalanını iyice temizliyoruz. Bundan sonra, yabancı maddelerin biriktiği çubuğun ucu kesilir ve iyi temizlenmiş kısımda, yarı iletkenin yüz milyon atomu başına birden fazla yabancı madde atomu kalmaz.

Yüksek frekanslı ısıtma

Germanyumu saflaştırırken ve silikonu saflaştırırken sıcaklığın ulaştığı dar bir bölgeye sahip bir yarı iletkeni ısıtmanın nasıl mümkün olduğunu bilmek isteyebilirsiniz. Bu durumda elektronik cihazlar kurtarmaya çağrılır. Erimiş bölge, potayla birlikte güçlü bir yüksek frekanslı akımın aktığı bir bobin içine yerleştirilir. Bu akım, yarı iletken kütlede onu büyük ölçüde ısıtan akımları indükler. Bobin pota boyunca yavaşça hareket ettirilir, bu da erimiş bölgenin buna karşılık gelen bir hareketine neden olur (Şekil 132).

Yüksek frekanslı akımlar tarafından indüklenen ve dolayısıyla yarı iletkenin kütlesinde akımlar üreten bir manyetik alanla ısıtma, temel olarak alevle ısıtmadan farklıdır.

Alevle ısıtma, vücut yüzeyinin sıcaklığını artırır ve ısı iletkenliği sayesinde yüzeyden kaloriler vücudun derinliklerine nüfuz eder. Yüksek frekanslı ısıtma ile ısı, ısıtılan gövdenin tüm kütlesini anında kaplar.

Bu yöntemin dielektrikleri ısıtmak için de kullanılabileceğini ancak daha sonra ısıtılan gövdede bir elektrik (manyetik alan yerine) alan oluşturulduğunu ekleyeceğim. Bunu yapmak için, HF voltajının uygulandığı kapasitörün plakaları arasına ısıtılmış bir gövde yerleştirilir. Bu yöntem, yüksek frekanslı diatermi adı verilen tıpta kullanılır.

Pirinç. 132. Bölge eritme yöntemini kullanarak bir yarı iletkenin saflaştırılması.

Pirinç. 133. Transistörü oluşturan üç elemanın düzeni.

Tek bir kristal elde etmek

Ancak yarı iletkenlere dönelim. Artık iyice temizlendiklerine göre kusursuz bir kristal yapıya kavuşturulmaları gerekiyor. Gerçek şu ki, genellikle bir yarı iletken çok sayıda rastgele düzenlenmiş kristalden oluşur. Böyle bir kristal koleksiyonunun, tüm kütle boyunca son derece düzgün bir kristal yapıya sahip tek bir kristale dönüştürülmesi gerekir.

Bunu yapmak için yarı iletkenin tamamının yeniden eritilmesi gerekir; bu işlem aynı zamanda bobin içinden akan RF akımları yardımıyla da gerçekleştirilir. Tüm kütlenin mükemmel kristalizasyonu ve gelecekteki transistörlerin türüne bağlı olarak gerekli miktarda n veya p safsızlıkları için bir tohum görevi gören küçük bir kristal eriyiğe eklenir.

Soğutulduktan sonra birkaç kilogram ağırlığında tek bir kristal elde edilir. O zaman kesilmesi gerekiyor çok sayıda her biri daha sonra bir transistöre dönüştürülecek küçük parçalar. Yüksek güçlü transistörlerin boşlukları hariç, bu parçalar yaklaşık 2 mm uzunluk ve genişliğe ve milimetrenin onda birkaçı kalınlığa sahiptir.

Füzyon

Burada taban için boşluklarımız var. Onlardan transistörler nasıl yapılır? Bunun gerçekleşmesi için tabanın her iki tarafında da tabanın içerdiği türde yabancı maddelerin bulunması gerektiğini rahatlıkla tahmin edebilirsiniz.

Bu görevi gerçekleştirmenin birkaç yolu vardır. Taban p tipi germanyumdan yapılmışsa, her iki tarafa da n tipi bir safsızlık olan küçük indiyum tabletleri yerleştirilebilir. Hepsini indiyumun erimeye başlayacağı sıcaklığa kadar ısıtalım; germanyum manyum, daha önce de söylediğim gibi, ancak 940°C'ye ısıtıldığında sıvıya dönüşür.

İndiyum atomları germanyumun içine gömülüdür; bu nüfuz termal hareketle kolaylaştırılır.

Böylece tabanın bir tarafında emitör, diğer tarafında ise toplayıcı oluşturulur (Şek. 133). Akımlar üzerinde daha fazla güç harcadığı için ikincisi yayıcıdan daha büyük bir hacme sahip olmalıdır. Bu üç elektrotun her birine bir kurşun telin lehimlenmesi gerektiğini söylemeye gerek yok.

Difüzyon ve elektroliz

Alaşımlı transistörlerin üretiminde az önce anlattığım emitör ve kolektör oluşturma yöntemi kullanılıyor. Ancak yayıcı ve toplayıcı, difüzyon yöntemi kullanılarak da oluşturulabilir. Bunu yapmak için yarı iletken, erime noktasına yakın bir sıcaklığa ısıtılır ve yayıcı ve toplayıcıyı oluşturması amaçlanan katkı buharlarını içeren nötr bir gaz atmosferine yerleştirilir. Safsızlık atomları yarı iletkenin içine kolayca nüfuz eder. Safsızlık buharının dozajına ve operasyon süresine bağlı olarak nüfuz derinliği daha fazla veya daha az olabilir. Bu tabanın kalınlığını belirler.

Difüzyon yöntemi üretime çok uygundur güçlü transistörler yabancı maddelerin geniş alanlara girmesine izin verdiği için - bu şekilde, nispeten büyük akımların geçişi için yeterli, gerekli boyutlarda bir yayıcı ve toplayıcı oluşturmak mümkündür.

Difüzyon yöntemi, yarı iletkenin karşıt türde bir yabancı madde içeren sıvı akıntılarına maruz bırakıldığı elektrolitik yönteme benzer.

Gördüğünüz gibi, transistör üretmek için katı haldeki - füzyon, sıvı haldeki - elektroliz ve gaz halindeki - difüzyondaki maddeler kullanılır.

Açıklanan yöntemlerden biriyle oluşturulan bir transistör, ışığın yarı iletkende fotoelektrik etkiye neden olmaması için kapalı ve opak bir kasaya yerleştirilir. Almanya'nın veya silikonun atmosferik oksijen tarafından oksidasyonunu önlemek için muhafazada bir vakum oluşturulur veya nitrojen gibi nötr bir gazla doldurulur. Yüksek güçlü transistörlerin kasaları, ısıyı dağıtacak ve böylece yarı iletkenlerin aşırı ısınmasını önleyecek şekilde yapılmıştır. Bu kasa bir ısı emicidir ve boyutu büyüktür.

Yüksek frekanslar sorun yaratır

Yüksek frekanslı transistör, tabanın kalınlığına ilişkin gereksinimlere tabidir.

Kalınlığı çok küçükse, yayıcı ile toplayıcı arasında nispeten yüksek bir kapasitans oluşur. Daha sonra RF akımları iki bağlantı noktasından geçmek yerine doğrudan emitörden bir tür kapasitör plakası olan toplayıcıya geçer.

Bu istenmeyen kapasitansı azaltmak için taban kalınlığı arttırılmalı mı? Şüphesiz siz Neznaykin bu çözümü önereceksiniz. Bakalım ne kadar mantıklı.

Verici ve toplayıcı arasındaki mesafeyi artırarak elektronları iki bağlantı noktası arasında daha uzun bir yol kat etmeye zorlarsınız. Ancak bir yarı iletkende elektronların ve deliklerin hareket hızı oldukça düşüktür: yaklaşık. Tabanın kalınlığının OD mm olduğunu varsayalım. Bu mesafeyi kısa mesafeden daha fazla kat etmek için elektronların 2,5 μs'ye ihtiyacı olacaktır.

Bu, uzunluktaki bir dalgaya karşılık gelen frekansa sahip bir yarım akım döngüsü süresine eşittir. Gördüğünüz gibi böyle bir taban kalınlığıyla yalnızca uzun dalgalara karşılık gelen akımlar güçlendirilebilir.

Bu nedenle RF transistörlerinde taban kalınlığının önemli ölçüde daha küçük yapılması gerekir. 0,001 mm taban kalınlığı ile dalgaları 0,001 mm'ye kadar yükseltmek ve özellikle televizyon yayınlarının yapıldığı desimetre dalgalarını almak mümkündür, tabanın daha da ince olması gerekir.

Gördüğünüz gibi burada birbiriyle çelişen iki gereksinimle karşı karşıyayız: Verici-toplayıcı kapasitansının çok büyük olmaması için tabanın kalınlığını arttırmamız gerekiyor ve elektronların tabandan yeterince hızlı geçebilmesi için mümkün olduğu kadar ince yapılması gerekmektedir.

Sorunun çözümleri

Bu ikilemden nasıl çıkılır? Burada yayıcı ve toplayıcı tarafından oynanan iki plaka arasındaki mesafeyi azaltarak değil, bağlantı noktalarındaki alanlarını mümkün olduğunca azaltarak kapasitansı azaltmak çok basittir.

Pirinç. 134. Sıvı akışları kullanılarak elektrolitik işlem.

Pirinç. 135. Taban ile toplayıcı arasında, yüksek frekanslarda amplifikasyonu artıran, kendi iletkenliğine sahip bir yarı iletken bölgesinin bulunduğu bir transistör.

Bu amaçla, yabancı maddeler, verici ve toplayıcı, tepeleri tabana doğru dönük olan koni şeklinde olacak şekilde eklenir. Bu sonuç, özellikle yarı iletken levhanın her iki tarafının, voltajın etkisi altında elektrolize neden olan ve böylece yavaş yavaş atomları çekerek yarı iletkende gerçek kraterler oluşturan sıvı akışlarıyla işlenmesiyle elde edilir. Bu girintilerin tabanları birbirine yeterince yakın olduğunda, voltajın yönü değiştirilir ve elektroliz kullanılarak yayıcı ve toplayıcıyı oluşturan girintilere verilen sıvıya yeterli miktarda yabancı madde eklenir (Şekil 134). ).

Vericiye bakan taban katmanının artan miktarda yabancı madde içerdiği, elektronların hızını artıran ve böylece daha fazla yükseltmeyi mümkün kılan bir RF transistör kategorisi vardır. yüksek frekanslar. Bu tür transistörlere sürüklenme transistörleri denir; desimetre dalgalarını yükseltmenize izin veriyorlar.

Taban ile toplayıcı arasına kendi iletkenliğine sahip bölge adı verilen alanı yerleştirerek bu yönde daha da ileri gidebilirsiniz (Şekil 135). Çok saf germanyum veya silikondan oluşan bir tabakadır ve bu nedenle vasat bir iletkenliğe sahiptir. Bu bölge, çok ince tabanı toplayıcıdan ayırır, bu da yayıcı ile toplayıcı arasındaki kapasitansı azaltır ve çok yüksek frekansların yükseltilmesine olanak tanır.

Mesa yapılı transistörler

Birkaç bin megahertz frekansta çalışabilen transistörlerin üretilmesi için başka bir yöntem kullanılır, bu nedenle özellikle televizyonların giriş devrelerinde kullanılırlar.

Bu tür transistörlerin üretimi için toplayıcı görevi görecek p tipi germanyum plaka alınır. Gelecekteki çıktı olan plakanın alt tarafına bir altın şerit sıkıca lehimlenmiştir. Plakanın üst tarafı antimon buharına maruz kalır. Yüzeyde yoğunluğu daha fazla olan bu n tipi safsızlık tabanı oluşturur. Daha sonra plakanın aynı tarafında, yayıcıyı oluşturan p tipi bir yabancı madde (genellikle alüminyum) difüzyonla eklenir. Bu difüzyon ızgara yoluyla gerçekleştirilir, bunun sonucunda alüminyum yüzeyde dar şeritler halinde biriktirilir (Şekil 136, a).

Bu işlemler tamamlandıktan sonra, yüzeye küçük balmumu damlacıkları uygulanır; bunların her biri, p tipi yarı iletkenin (gelecekteki yayıcı) bir bölümünün bir tarafını kaplar ve diğer kısım, gelecekteki taban olan n tipinin bir bölümünü kaplar (Şek. .136, b).

Pirinç. 136. Bir mesatransistörün imalatının ardışık aşamaları: a - p tipi bir safsızlığın kafes içinden difüzyonu; b - yayıcıyı ve tabanı oluşturan yüzeylere balmumu damlacıklarının uygulanması; c - asitle muamele ve plakanın bireysel transistörlere bölünmesi.

Pirinç. 137. Düzlemsel teknolojiyi kullanarak bir transistör üretmenin aşamaları: a - epitaksiyel katmana yalıtımlı bir silikon dioksit katmanı uygulanır; b - yalıtım katmanında p tipi bir safsızlığın difüzyon yoluyla girdiği bir “pencere” oluşturulur; c - yeni bir yalıtım katmanı uygulandıktan sonra, içinde birinciden daha küçük boyutlarda bir "pencere" oluşturulur ve bunun içinden n tipi bir yabancı madde girer; d - taban ve verici alanlarına erişim için delikler açılır ve metal ile doldurulur, daha sonra uçlar bunlara lehimlenir; d - alt tabaka, toplayıcının çıkışı olarak görev yapan metal bir plaka üzerine monte edilir.

Plakanın tamamı daha sonra asitle işleniyor ve bu asit, mumla korunanlar hariç, yayıcıların ve bazların tüm alanlarını temizliyor. Şimdi geriye kalan tek şey, plakayı, vericiler ve tabanlar olduğu kadar çok sayıda transistöre kesmek, toplayıcı üzerinde düz bir tepesi olan küçük, tuhaf slaytlar oluşturmaktır (Şekil 136, c). Bu yapıya sahip transistörlere mesa denmeye başlandı çünkü Güney Amerika'da bu kelime üstü düz olan bir dağı tanımlamak için kullanılıyordu.

Epitaksiyel katman

Şimdi bu dağdan ovaya inelim. Bununla, tek bir teknolojik döngüde tek bir kristal üzerinde binlerce transistörün hazırlanmasını mümkün kılan, çok yaygınlaşan düzlemsel transistör üretim teknolojisini kastediyorum. Bu transistörler aynı zamanda yüksek frekansları yükseltmeyi ve önemli miktarda güç elde etmeyi de mümkün kılar.

Çoğu zaman, bu tür transistörler epitaksiyel bir yarı iletken katman üzerinde oluşturulur. Nedir?

Koleksiyoncunun küçük bir özelliği olmalı elektrik direnci akımı kolayca geçirmek için. Bu nedenle, yüksek miktarda yabancı madde içeren bir yarı iletkenden yapılması tavsiye edilir. Aksine, taban ve yayıcı önemli ölçüde daha az yabancı maddeye sahip olmalıdır.

Gerekli farkı yaratmak için safsızlık bakımından zengin yarı iletken, ince bir epitaksiyel katmanla kaplanır. Bunu yapmak için silikon gibi bir yarı iletken, hidrojen atmosferinde erime noktasının yaklaşık yüz derece altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Daha sonra sıcaklık biraz düşürülür ve yarı iletken aynı anda silikon tetraklorürün içine sokulur. İkincisi ayrışır ve yarı iletkenin yüzeyinde, kristal kafesin ideal sırasına göre düzenlenmiş silikon atomlarından oluşan bir epitaksiyel katman biriktirilir. Bu katmanın kalınlığı milimetrenin yüzde biri kadardır ve yüksek saflığı, yüksek elektrik direncini belirler.

Düzlemsel teknolojiyi kullanarak transistör üretimi

Epitaksiyel bir katmanla kaplanmış bir silikon levhaya sahip olduğumuzu hayal edelim. Öncelikle epitaksiyel katmana yalıtımlı bir silikon dioksit katmanı uygulayalım (Şekil 137). Daha sonra, uygun kimyasal bileşimi kullanarak, yalıtım katmanında bir delik açacağız ve bu delik aracılığıyla epitaksiyel katmana difüzyon yoluyla p tipi bir yabancı madde, örneğin bor uygulayacağız; yabancı maddelerin bulunduğu bu bölüm gelecekteki transistörün temelini oluşturacaktır.

Plakanın tamamını yine yalıtımlı bir silikon dioksit tabakasıyla kaplıyoruz ve tekrarlanan kimyasal aşındırma kullanarak ortasında küçük bir delik açıyoruz. Bu delikten, örneğin fosfor gibi n tipi bir yabancı maddeyi difüzyon yoluyla içeri sokarız. Bu şekilde bir yayıcı yaratılır.

Bir kez daha, tüm levhayı yalıtımlı bir silikon dioksit tabakasıyla kaplayacağız ve ardından bu katmanda iki delik açacağız: biri yayıcının üstünde, diğeri ise tabanın tam ortasında yer alıyor. Bu deliklerden alüminyum veya altın püskürterek emitör ve taban kablolarını oluşturacağız. Kollektörün çıkışına gelince, üretimi zor değildir - kollektörün alt tarafındaki iletken plakayı güçlendirmek yeterlidir.

Neznaykin, bu şekilde yapılmış bir transistörde geçişlerin kenarlarının çevredeki atmosferle teması olmadığını şüphesiz fark edeceksiniz; transistöre zarar verme olasılığını tamamen ortadan kaldıran bir silikon dioksit tabakası ile korunurlar. Silikon dioksit daha çok kuvars olarak bilinir.

Düzlemsel bir transistörün gücünü artırmak istiyorsanız, prensip olarak yayıcı-taban geçişinin alanını artırmalısınız; Bunu yapmak için, vericiyi küçük bir daire şeklinde değil, bir yıldız veya kapalı bir kesik çizgi şeklinde yaparak bu iki bölge arasındaki temas alanını da artırabilirsiniz.

Işığa duyarlı filmlerin kullanımı

Düzlemsel teknoloji kullanarak bir transistör üretmek için çok sayıda işlemin gerekli olduğunu açıklamalarımdan öğrenmiş olan Neznaykin, şüphesiz maliyetinin çok yüksek olması gerektiğini düşünüyorsunuz. Bu nedenle, sizi rahatlatmak için acele ediyorum.

Tek adımda onlarca, hatta yüzlerce transistör üretilir. Üretimde, başka bir zaman konuşacağımız entegre devrelerin üretiminde daha da yaygın olarak kullanılan fotolitografik yöntemler kullanılmaktadır.

Küçük delikleri (“pencereler”) açmak için öncelikle tüm yüzeyin ışığa duyarlı bir filmle kaplandığını, bu filmin ışığa maruz kaldığında sertleşip bir sonraki adımda kullanılan solvente karşı dayanıklı hale geldiğini unutmayın. Böylece yüzeyin açıkta kalan alanları, sertleşen filmin dönüştüğü bir çeşit vernikle korunur.

Tahmin ettiğiniz gibi, epitaksiyel tabakanın kimyasal işleme tabi tutulmaması gereken alanlarının ışık görüntüleri filme yansıtılıyor. Tipik olarak ışık projeksiyonu, yansıtılan görüntünün küçültülmesine olanak tanıyan mercekler aracılığıyla gerçekleştirilir, bu da mikro minyatürleştirmeye katkıda bulunur...

Size alan etkili transistörler gibi diğer transistörlerden bahsedebilirim. Ama seni sıkmak istemiyorum. Kayıt cihazını kapatabilirsiniz.

Alternatif elektrik kaynakları her yıl popülerlik kazanıyor. Elektrik tarifelerindeki sürekli artışlar da bu eğilime katkıda bulunuyor. İnsanları geleneksel olmayan güç kaynakları aramaya zorlayan nedenlerden biri, kamusal ağlara bağlantının tamamen olmamasıdır.

Piyasadaki en popüler alternatif güç kaynakları şunlardır. Bu kaynaklar, saf silikondan yapılmış yarı iletken yapılara güneş enerjisi uygulandığında elektrik akımı üretme etkisinden yararlanır.

İlk güneş fotoplakaları çok pahalıydı ve elektrik üretmek için kullanılmaları karlı değildi. Silikon güneş pillerinin üretimine yönelik teknolojiler sürekli geliştirilmekte ve artık uygun fiyata satın alınabilmektedir.

Işık enerjisi ücretsizdir ve silikon elementlere dayalı mini enerji santralleri yeterince ucuzsa, o zaman böyle alternatif kaynaklar Gıda uygun maliyetli hale gelecek ve çok yaygınlaşacak.

Uygun mevcut malzemeler

Diyot kullanan bir güneş pilinin şeması Birçok asabi kendine şu soruyu sorar: Hurda malzemelerden bu mümkün mü? Tabi ki yapabilirsin! Pek çok insanda hâlâ SSCB zamanlarından kalma çok sayıda eski transistör bulunmaktadır. Bu, kendi ellerinizle bir mini elektrik santrali oluşturmak için en uygun malzemedir.

Bunu yapmak da mümkündür Güneş pili silikon diyotlardan. Güneş paneli yapımında kullanılan bir diğer malzeme ise bakır folyodur. Folyo kullanıldığında potansiyel bir fark yaratmak için fotoelektrokimyasal reaksiyon kullanılır.

Transistör modelinin üretim aşamaları

Parça seçimi

Güneş pillerinin üretimi için en uygun olanı, KT veya P harfli güçlü silikon transistörlerdir. İçlerinde güneş ışığının etkisi altında elektrik akımı üretebilen büyük bir yarı iletken levha bulunur.

Uzman tavsiyesi: aynı isimdeki transistörleri seçin çünkü bunlar aynı özellikler ve güneş piliniz çalışırken daha kararlı olacaktır.

Bir sonraki aşama transistörlerinizin mekanik hazırlığıdır. Muhafazanın üst kısmının mekanik olarak çıkarılması gerekir. Bu işlemi gerçekleştirmenin en kolay yolu küçük bir demir testeresi kullanmaktır.

Hazırlık

Transistörü bir mengeneye sıkıştırın ve mahfazanın çevresi boyunca dikkatlice bir kesim yapın. Güneş pili görevi görecek bir silikon levha görüyorsunuz. Transistörlerin üç terminali vardır - taban, toplayıcı ve verici.

Transistörün yapısına göre (p-n-p veya n-p-n) pilimizin polaritesi belirlenecektir. KT819 transistörü için taban artı, verici ve toplayıcı eksi olacaktır.

Plakaya ışık uygulandığında en büyük potansiyel farkı taban ile toplayıcı arasında yaratılır. Bu nedenle güneş pilimizde transistörün kollektör bağlantısını kullanacağız.

Sınav

Transistörlerin mahfazasını kestikten sonra işlevsellik açısından kontrol edilmelidir. Bunun için dijital bir multimetreye ve bir ışık kaynağına ihtiyacımız var.

Transistörün tabanını multimetrenin pozitif kablosuna, toplayıcıyı ise negatif kabloya bağlarız. Ölçü aleti 1V aralığında voltaj kontrol modunu açın.

Işık kaynağını silikon levhaya yönlendirip voltaj seviyesini kontrol ediyoruz. 0,3V ile 0,7V arasında olmalıdır. Çoğu durumda, bir transistör 0,35V'luk bir potansiyel farkı ve 0,25 µA'lık bir akım yaratır.

Yeniden şarj etmek için cep telefonu 200 mA akım üretecek yaklaşık 1000 transistörden oluşan bir güneş paneli oluşturmamız gerekiyor.

Toplantı

Transistörlerden gelen güneş pilini, elektriği iletmeyen malzemeden yapılmış herhangi bir düz plaka üzerine monte edebilirsiniz. Her şey hayal gücünüze bağlıdır.

Transistörler paralel bağlandığında akım artar, transistörler seri bağlandığında kaynak voltajı artar.

Transistörler, diyotlar ve bakır folyoya ek olarak, bira kutusu gibi alüminyum kutular da güneş panelleri yapmak için kullanılabilir ancak bunlar elektrik üretmeyen, suyu ısıtan piller olacaktır.

Bir uzmanın transistörlerden güneş pilini kendi ellerinizle nasıl yapacağınızı ayrıntılı olarak açıkladığı videoyu izleyin:

Montaj için yalnızca iki bileşene ihtiyacınız var en basit invertör 12 V DC'yi 220 V AC'ye dönüştürme.

Kesinlikle pahalı veya az bulunan öğe veya parça yoktur. Her şey 5 dakika içinde monte edilebilir! Lehim yapmanıza bile gerek yok! Tel ile büktüm ve bu kadar.

Bir invertör için neye ihtiyacınız var?

• Bir alıcıdan, kayıt cihazından, merkezden vb. Transformatör. Şebeke sargılarından biri 220 V, diğeri 12 V'tur.
• 12 V röleler Birçok yerde kullanılırlar.
• Bağlantı için teller.

İnvertör montajı

Bu invertör nasıl çalışır?