半导体

现代电子产品的基础

1.)基础知识
2)。重要的半导体器件
2.A)功率调节:晶闸管:谢谢,三端双向可控硅,糖尿病
2.b)其他用途:二极管,晶体管
3.)材料
4.)历史时间表
5.)特色先驱者

1.)基础知识

什么是半导体?
半导体材料是具有由于电子流量而通过的电力的材料。相反,正常导体具有离子电导率。各种元素是半导体。首次进行实验的是锗(GE)(元素#32)。硅和镓今天是众所周知的半导体。

由于人类精确控制这些材料如何传导电力的能力,半导体是如此普遍的应用:通过控制元件的晶体尺寸和掺杂,可以达到所需的电阻。
兴奋剂在半导体的纯样品中加入某些杂质以达到预期的性能。将半导体掺杂到高水平会使材料的行为更像导体,这叫做简并。轻掺杂的半导体称为非本征半导体。掺杂材料的方法很多,是一个非常复杂的研究领域。

为了更好地理解p-n结和半导体,你需要在一节课上投入大量的时间,这不是一个简单的现象,也太长了。请参阅59分钟的固态(半导体)介绍讲座ITT Madras在这里。

未来:
半导体是当今消费电子产品的基础,将继续延时至关重要。将替代许多半导体电子器件的技术将是基于碳纳米管的电子和人造钻石。军队和美国国家航空航天局使用钻石而不是硅晶片,因为它们不太容易受到空间中有害光线的伤害。我们的电网和电子产品中使用的固态技术在太阳耀斑活动期间容易损坏亚搏体育苹果app下载其他电磁脉冲事件。亚搏体育苹果app下载

建造:
半导体器件由一个或多个p-n结组成。在下面的图形中,您可以看到由砷化镓的单晶组成的简单半导体器件。N区域可以掺杂有碲,P区域可以用锌掺杂。有许多材料可用于掺杂。我们有一个视频如何运作在这里。

重要的半导体器件:

2.A)功率调节:晶体管:SCR,TRIACS和DIAC

(控制和操纵权力以做给定的工作):

晶闸管 -半导体器件的一个系列过去用来做许多工作。它用于HVDC电力传输并包含至少4层N和P型半导体层(PNPN装置)。SCR,DIAC和TRIACS是晶闸管的形式。

整改-只允许电流在一个方向。二极管和可控硅都是整流器。

SCR - 硅控制整流器- 一个可以执行继电器,开关,断路器,磁放大器等的一个设备。SCR是一个受控的半波整流器。它与中型到高动力交流电源 - 从灯调光器到电机控制到电力传输。

SCR允许电流仅在一个方向上,例如二极管,除了它仅允许电流在所需级别时通过。只要阳极保持阳性,二极管允许所有电流进行。

SCR为“开”或“关闭”。当在一端应用电流时,它升起,当它到达给定值时,它被允许通过设备。当电流下降到“保持电流”下降时,SCR完全阻止电流。当电流反转SCR块时也是如此。

部分:

阳极 - (+)电流从该侧流动,电子从这一侧移出
阴极(-)电流从这一侧流出。
门 - 设备可以通过门打开或关闭设备

您可以通过控制当前阻止时的值来看出,波形被切碎。通过允许较少的电流通过,可以减少到电动机的电量,减慢。您可以做的另一件事是将AC转换为直流电源,例如AC电源遇到的界面HVDC传输线。

这是机械或汞弧开关的改进,导致作为物理接近的两个导体形成的电弧。该电弧会发送危险电压尖峰,可能会损坏敏感的电子器件。另一个改进是SCR在关闭状态时停止通过“泄漏”的电流。该设备是电子产品中最重要的早期发展之一。首先建造鲍勃霍尔在通用电气,基于贝尔实验室的PNPN设备的初步工作。

三条第三圈子- 用作SCR的触发器。类似于SCR,除了它可以进行全波校正。Bill Gutzwiller开发的概念,由Gordon Hall(GE)(1957年)建造。

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双向开关二极管- (用于交流电流的二极管)。像一个SCR,除了它在两个方向上工作。在释放断路电压之前,它不会进行,然后它导致电流降至一定阈值以下。当极性反转时,它会再次以相同的方式工作。
有几种皮肤。Power Diadc被称为日本的SIDAC,首先用于销往美国消费者的第一盏灯调光器。DIAC由德克萨斯州Hutson建造。这个DIAC调光器后来被SCR替换。

另一个信号二极管,称为Diad,是主要用于栅极SCR和三端双向可控硅的低压装置,但不能携带任何特定的功率。

还有其他被称为四重(Diac-Triac组合)和偏置器的糖类。如今,设备现在可提供高达3000安培和10K伏,至少25种不同的结构。

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2.B)其他用途:二极管和晶体管:

二极管- 可以用半导体制作,或者作为一个真空管。
它在一个方向上具有低电阻,另一个方向具有高电阻。它像水管中的单向阀一样动作(管道是一个很好的比喻)

它可以将交流转换为直流,也可用于检测VHF、UHF信号,并作为仪表整流器。第一种半导体是由锗制成的。


应用程序和类型:隧道二极管发光二极管激光,了解有关多种二极管的更亚博体育官方app多信息>
晶体管-像开关和/或放大器一样工作。为了一个好的解释他们如何工作到这里>

上图:一个大的旧高频电源用于给微波供电(固态前)。这个沉重的“盒子”大约有1.5英尺长(4亚博体育官方app5厘米)。

以上:固态HF电源,与左侧的重型盒相同。这一个非常轻,而且很小。固态功率调节装置允许更小的计算机和设备。

更多应用程序和设备:
有太多的材料的应用程序要列出,但是您可以单击以下链接查看相关页面和视频在爱迪生技术中心网站。亚慱足球网址多少

半导体激光如何工作 CMOS照片成像芯片
金属氧化物压敏电阻(MOV) 用罗伯特博士净化锗
领导(发光二极管) HVDC中的固态交换机

3.)材料:


了解元素周期亚博体育官方app表上的许多材料,它们是半导体:




纳利纳
更多的


视频下面:在硅片上制作集成电路的基础知识(《电子世界》系列中铜片的一部分)。

4.)历史:

主要活动和日亚搏体育苹果app下载期:


1906 - 第一个半导体器件:'触须'探测器开发 - 使用电线与伽利热纳密切联系
1925年 - 由朱利叶斯埃德加·莱因菲尔德开发的现场效应晶体管思想,但由于不合标准的材料,他无法建立工作模型。
1934年 - Oskar Heil还开发了一个现场效果晶体管
1947年 - Bardean和Brattain在贝尔实验室发现锗的放大效果。这是第一点接触晶体管
1948年的今天,点接触晶体管也在德国被独立发现
1949年 - Werner Jacobi使得第一个“集成电路”由5个晶体管制成
1953 - 由普利科市市售的第一晶体管
1954年的今天,德克萨斯仪器公司制造了第一个硅晶体管
1955年 - 首先由普利科制造的所有晶体管汽车收音机


以上:鲍勃霍尔(左)和扫罗丹曼看一个大单身锗水晶一般电气。大厅的工作导致晶体管的巨大改进,同时在同一个GE实验室中真空管从脆弱的大型玻璃管减少到陶瓷,耐用的豌豆尺寸的圆柱体。GE Management选择了他们等待新的小型真空管。贝尔实验室最终在这场战斗中获胜,因为固态更换了管子。

1956年 - 晶闸管首先可商购

1957年——Gordon Hall和Frank W. (Bill) Gutzwiller开发通用电气的可控硅(可控硅整流器)。Gutzwiller在纸上画出了这个想法,而大厅建造它并根据一些值得信誉。半导体产品部门的Clyde设施的Gordon Hall受到他经理Ray York的挑战,看看他是否可以在这一点被理论上的SC​​R。他成功但是Bob Mooney(专利律师)觉得捍卫申请会花费如此之大,这不会是SPD能力的东西。

请注意,许多人帮助贝尔实验室和通用电气开发了这项技术。Nick Holonyak和Dick Aldrich离开了贝尔实验室,在Harris Sullivan的指导下被送到了通用电气锡拉丘兹的先进半导体实验室。就像核磁共振成像和其他技术一样,关于谁发明了这种设备一直存在很多争议。“比尔[古茨威勒]是应用工程经理,他曾建议有一个带控制电极的整流器将是非常棒的。但这些建议并不构成发明,也不是实践的简化。”


1958年 - 德州仪器制作了第一件真正的“集成电路”,由一块半导体材料组成,其中内部有多个组件。

1960 - 第一个MOS - 金属氧化物半导体场效应晶体管

5.)特色先驱:

贝尔实验室:
约翰巴丁(晶体管)
William Shockley(晶体管)
Walter Brattain(晶体管)
Fred Seitz(固态物理)

Gordon Teal和摩根火花 - 开发出锗中使用的双重掺杂方法

John Moll - PNPN开关(导致SCR)
Carl Frosch - 发现了二氧化硅掩蔽
Morris Tanenbaum -

在这里将随时间添加更多名称

通用电气(General Electric):
罗伯特N. Hall.-半导体激光器、晶体管、可控硅,发明了合金扩散工艺。斯芬思达
订购我们的全面视频采访。显示#T007。在DVD上得到这个。
William Dunlap -
Crawford Dunlap - 锗掺杂,合金扩散过程改进


Nick Holonyak - 红色LED,TRIAC,金属薄膜技术。(也适用于贝尔实验室)。锡拉丘兹

Richard Aldrich - Triac。锡拉丘兹
Ray York - Triac。锡拉丘兹
芬尼斯绅士 - 三条重股。锡拉丘兹

Bernie Bedford - SVC - 静态VAR补偿器。斯芬思达
Bill Gutzwiller - TRIAC,SCR - 硅控制整流器的发明者。克莱德

约翰Harnden Jr。- Gemov - 金属氧化物压敏电阻和动力调节,SCR。斯克立狭窄。
金属氧化物压敏电阻器。斯芬思达
弗朗索瓦·马兹洛夫-格莫夫
Joe Wong - GEMOV
William Kornrumpf - SCRS。斯芬思达

John Saby - 合金结晶体管 - 锡拉丘兹
Addison Sheckler - 通过结晶技术改进二极管
——锡拉丘兹
双基极二极管。锡拉丘兹

RCA:

Jacques Pankove - 合金结晶体管

德州仪器:

加里·皮特曼(第一个LED,红外线)
Bob Biard(第一LED,红外)

孟山都:

乔治Craford(黄色LED)

其他公司/大学:

中村修二(蓝色LED)

更多关于LED发明者

Robert Noyce - TRIAC
Werner Jacobi.


关于半导体历史记录的特色视频:

通用电气半导体业务,口述历史与Oliver Winn博士 - 前电气微处理司前经理


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M.W.&J.Harnden的文章

来源:

通用电气半导体研发,由Mark P.D.伯尼斯
罗伯特·霍尔的视频采访,由爱迪生亚慱足球网址多少科技中心。2008.显示#T007
LED和OLED,由爱迪生亚慱足球网址多少科技中心。2012年
维基百科:晶体管,二极管,三端双向可控硅
Oliver Winn - 电气工程师
双极结晶体管理论通过查克麦克马尼斯。2003年。


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