Dispozitive Semiconductoare

ARGUMENT

In acest proiect am discutat despre dispositive semiconductoare. In Capitolul 1 am vorbit despre jonctiunea pn, care reprezinta zona de contact intre o regiune de tip p si o regiune de tip n care fac parte din acelasi monocristal semiconductor. Am constatat ca pentru realizarea unei jonctiuni pn este necesara cresterea unui monocristal de Ge sau Si si impurificarea lui controlata cu impuritati donoare si acceptoare; aceasta impurificare se poate face chiar in timpul cresterii monocristalului, sau ulterior.

Am mai studiat ca realizarea fizica a unei jonctiuni pn se bazeaza pe metodele de impurificare controlata, la care gradientul concentratiei este astfel dirijat, incit rezulta o schimbare a conductibilitatii electrice fata de cea initiala. Tehnologic, aceasta se realizeaza prin aliere, difuzie sau epitaxie.

In urma studiilor din primul capitol am ajuns la urmatoarele concluzii: printr-o jonctiune pn nepolarizata, aflata la echilibru, nu trece curent, insa apare o diferenta de potential interna, iar de o parte si de alta a jonctiunii apare un strat saracit in purtatori mobili de sarcina; printr-o jonctiune pn polarizata invers trece un curent care este indreptat dinspre regiunea n spre regiunea p; printr-o jonctiune pn polarizata direct trece un curent care este indreptat dinspre regiunea p spre regiunea n; in regim de polarizare directa, capacitatea jonctiunii pn este datorata capacitatii de difuzie; in regim de polarizare inversa, capacitatea jonctiunii pn este datorata capacitatii barierei.

In Capitolul 2 am studiat principalele tipuri de diode semiconductoare, anume: Dioda redresoare, dioda cu contact punctiform, dioda stabilizatoare de tensiune sau dioda Zener, dioda varicap, dioda tunel, fotodioda si dioda electroluminescenta sau LED-ul. Am aflat ca o dioda semiconductoare este un dispozitiv electronic format dintr-o jonctiune pn; la extremitatile regiunilor p si n sunt fixate conductoare de legatura prin intermediul unor contacte metalice.

Utilizarile diodelor semiconductoare se bazeaza pe proprietatile jonctiunii pn studiate anterior. In functie de proprietaea folosita, diodele semiconductoare se impart in mai multe categorii. Deoarece jonctiunea pn are o mare diversitate de proprietati, exista un numar mult mai mare de tipuri de diode semiconductoare, decat de diode cu vid sau cu gaz.

Diodele redresoare au inlocuit cu succes diodele cu vid si cu gaz in majoritatea aplicatiilor. Aplicatiile diodelor cu contact punctiform se bazeaza pe proprietatea lor de conductibilitate preferentiala. Ele sunt utilizate in domeniul frecventelor inalte si ultra inalte ca detectoare si schimbatoare de frecventa. De asemenea, ele se utilizeaza in tehnica impulsurilor.

Diodele stabilizatoare de tensiune se bazeaza pe proprietatea jonctiunii pn de a avea in regiunea de strapungere o tensiune la borne practic constanta intr-un domeniu larg de variatie a curentului invers.

Diodele varicap utilizeaza proprietatea jonctiunii pn de a se comporta ca o capacitate variabila in functie de tensiunea de polarizare inversa.

Diodele tunel se deosebesc mult de celelalte diode semiconductoare din punct de vedere al principiului de functionare si al proprietatilor. Diodele semiconductoare obisnuite se realizeaza din materiale cu o concentratie de impuritati de ordinul ; grosimea regiunii de trecere in care apare bariera de potential este de ordinul micronilor.

Fotodiodele sunt dispozitive semiconductoare sensibile la lumina.Ele sunt formate dintr-o jonctiune pn montata intr-o capsula prevazuta cu o fereastra transparenta si eventual cu o mica lentila pentru concentrarea fasciculului luminos pe regiunea de trecere. Jonctiunea este polarizata invers pentru a avea un curent rezidual cat mai mic in absenta luminii (curent de intuneric).

Diodele electroluminescente sunt un tip special de diode care la trecerea curentului electric prin ele, emit lumina. Principiul de functionare se bazeaza pe faptul ca in anumite materiale semiconductoare, de exemplu arseniura de galiu, energia care se degaja in urma procesului de recombinare electron -gol poate fi emisa sub forma de lumina.

In final, am atasat tehnica securitatii muncii importanta in domeniul electronicii si electricitatii si bineinteles bibliografia proiectului.

In concluzie, principiile de functionare a dispozitivelor semiconductoare presupun cunoasterea proceselor fizice care au loc in materialele semiconductoare. Explicarea acestor procese se poate face numai pe baza teoriei atomice a corpului solid.

Dispozitive semiconductoare

Materiale semiconductoare

Intelegerea principiilor de functionare a dispozitivelor semiconductoare presupune cunoasterea proceselor fizice care au loc in materialele semiconductoare. Explicarea acestor procese se poate face numai pe baza teoriei atomice a corpului solid.

Materialele semiconductoare se situeaza din punct de vedere electric intre metale si izolatoare si se caracterizeaza printr-o largime a benzii interzise (diferenta intre energia benzii de valenta si cea de conductie) cuprinsa intre 0,3 2 eV.

In anumite conditii, materialele semiconductoare pot conduce curentul electric. In vederea utilizarii materialelor semiconductoare (Ge, Si etc.) la fabricarea componentelor electronice, in reteaua lor cristalina sunt introduse controlat impuritati donoare (fosfor, arsen etc.) sau acceptoare (bor, aluminu, galiu etc.) de electroni. Conductibilitate electrica a semiconductoarelor astfel impurificate este mai mare ca a semiconductorului pur (intrinsec).

1. Jonctiunea pn

1.1 Generalitati

Se numeste jonctiune pn zona de contact intre o regiune de tip p si o regiune de tip n care fac parte din acelasi monocristal semiconductor. Nu se poate obtine o jonctiune prin simpla punere in contact a unei bucati de material de tip p cu o bucata de tip n, deoarece la scara atomica suprafetele celor doua materiale sunt pline de defecte. Pentru realizarea unei jonctiuni pn este necesara cresterea unui monocristal de Ge sau Si si impurificarea lui controlata cu impuritati donoare si acceptoare; aceasta impurificare se poate face chiar in timpul cresterii monocristalului, sau ulterior.