Ранее были рассмотрены история транзисторов, назначение, устройство и принцип работы транзисторов. Сейчас же постараемся осветить вопрос производства транзисторов.

В основе производства транзисторов, как и других полупроводниковых приборов (диодов, тиристоров), лежит применение полупроводников n и р типов. У полупроводников n-типа основным носителем заряда являются электроны (электронная проводимость), у полупроводников р-типа – дырки (дырочная проводимость). Для получения полупроводников n и р типа используются чистые полупроводники с добавлением различных примесей (легирование). Для производства транзисторов в основном применяются трех и пятивалентные примеси. В качестве трехвалентной примеси (на внешней оболочке находятся три свободных электрона) применяют индий, галлий, алюминий. Основное назначение этих элементов – организация полупроводника с дырочной проводимостью. Такие элементы называются акцепторами. В качестве пятивалентной примеси применяют сурьму и мышьяк. Такие примеси (доноры) создают полупроводник с электронной проводимостью благодаря наличию «свободного» пятого электрона.



Рисунок 1.

Рассмотрим процесс образования полупроводника с электронной проводимостью. В качестве чистого полупроводника будем рассматривать германий, в кристалл которого введем пятивалентный атом сурьмы или мышьяка (рисунок 2).



Рисунок 2

Соседние атомы полупроводника соединяются собой ковалентными связями (связь между двумя электронами каждого из атомов). Атом донора (пятивалентный) внедряется в кристаллическую решетку, при этом четырьмя своими валентными электронами он создает ковалентные связи, а пятый электрон остается свободным. Эти свободные электроны и являются основными носителями заряда в полупроводнике. для получения полупроводника n-типа достаточно лишь одного атома примеси на десять млн. атомов чистого полупроводника.

Если к полупроводнику n-типа подключить гальванический элемент (рисунок 3), то свободные электроны под действием внешнего электрического поля начнут двигаться от отрицательного заряда к положительному, т.е. через полупроводник потечет электрический ток.



Рисунок 3

Рассмотрим случай, когда к чистому полупроводнику добавляют трехвалентную примесь (рисунок 4).



Рисунок 4

При подключении источника напряжения к такому кристаллу будет наблюдаться упорядоченное перемещение дырок (рисунок 5), благодаря поэтапному заполнению дырок электронами от соседних атомов. Таким образом создается перемещение положительно заряженных дырок от плюса к минусу. При подходе дырки к отрицательному полюсу источника питания происходит ее заполнение от батареи, в то время как у положительного полюса образуется новая дырка.



Рисунок 5

Для производства полупроводников необходимы чистые полупроводниковые материалы (германий). Для получения полупроводника с правильной кристаллической решеткой его предварительно очищают от примесей, а затем расплавляют и в полученный расплав добавляют затравку (кристалл с правильной решеткой). Расплав обволакивает затравку и, остывая, образует правильную кристаллическую решетку полупроводника.



Рисунок 6

Требуемая проводимость кристалла получается добавлением соответствующих примесей. После полного остывания кристалл разрезается на маленькие пластины, которые в последствии становятся базой транзистора. Для производства коллектора и эмиттера на противоположные стороны пластины подкладывается индий, который приваривался к пластине. Такие участки приобретали дырочную проводимость. Конструкция такого транзистора представлена на рисунке 7.



Рисунок 7.

В середине 20 века был изобретен диффузионный транзистор. Для производства коллектора и эмиттера пластинку полупроводника нагревали в газовой атмосфере с парами необходимой примеси, атомы которой проникали в кристаллическую решетку.

Производство кремниевых транзисторов основано на планарной технологи, т.е. все переходы выходят на одну поверхность.




Всего комментариев: 0



Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]


Новости сайта ukrelektrik.com


Последние статьи ukrelektrik.com


Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Электрическое отопление

Электроотопление
A_l_ik Multiki / 45