6 elektronische fundamenten van halfgeleiderapparaten die u moet kennen

Halfgeleider bedenkt diodes

Een diode is de eenvoudigste vorm van halfgeleiderapparaten die bestaat uit twee stukken van verschillende halfgeleidermaterialen, P en N genaamd. Het wordt meestal gebruikt om elektrische stroom in de ene richting toe te staan ​​en deze in de tegenovergestelde richting te beperken.

Wanneer het P-type en N de materialen versmelten, vormt u een PN-functie. We moeten het doen in een schone omgeving in een cleanroom. Bij het bevestigen van materialen met verschillende geleidbaarheid worden de negatieve elektronen aangetrokken door de positieve ladingen en vormen een soort grens op de kruising. De andere soortgelijke ladingen werden afgestoten, wat leidde tot de vorming van een uitputtingsgebied op de kruising waar de stroom van elektronen en positieve ladingen in evenwicht zijn.

Het ontwerp van de Aziatische diode kan deze voorwaarts of achterwaarts vooringenomen maken.

Halfgeleiderapparaten – Forward Bias

Als we de P-kant verbinden met voorwaartse stroom, wordt dit een voorwaartse bias genoemd en stroomt er elektriciteit in het circuit.

Halfgeleiderapparaten – omgekeerde bias

In de omgekeerde voorspanningsconfiguratie verbinden we de P-zijde met een meer negatieve spanning, en dus worden alle binnenkomende elektronen afgestoten. Het blokkeert de stroom van elektriciteit in het circuit.

Halfgeleiderapparaten – Toepassing

Enkele veelvoorkomende toepassingen van diodes worden hieronder vermeld

1. Diode in gelijkrichters

Diodes helpen bij het ontwerpen van verschillende gelijkrichtercircuits om de stroom van AC naar DC te corrigeren. Enkele basistypen gelijkrichtercircuits die diodes gebruiken zijn:

1. Halve golf

2. Full-wave centrum getikt

3. Volledige brug

We corrigeren de stroom naar DC door de voorspanning van de diode af te wisselen tijdens elke halve cyclus van de ingang AC. Bovendien kan in deze circuits een condensator worden gebruikt om rimpeleffecten te voorkomen.

De diode in Clipper Circuits

Clipping-circuits helpen bij het verwijderen van overmatige ruis van FM-zenders. Op basis van het type diodeconfiguratie dat wordt gebruikt, kunnen we deze circuits classificeren als:

1.Serie Clipper

De diode is sper voorgespannen tijdens de positieve halve cyclus van de ingangsspanning en voorwaarts voorgespannen voor de negatieve halve cirkel.

1. Shuntklipper

De diode fungeert in dit circuit als een schakelaar. Het is voorwaarts bevooroordeeld tijdens de positieve halve cyclus en werkt omgekeerd tijdens het negatieve proces.

De diode in klemcircuits

Terwijl clippercircuits piekwaarden verwijderen, helpt een clampercircuit een pieksignaal naar het gewenste niveau te verschuiven. Het wordt ook wel een DC-hersteller of een niveauverschuiver genoemd. De soorten klemcircuits zijn:

1. Positieve diodeconfiguratie

Negatieve pieken worden vastgeklemd zodat ze tot een nulniveau dalen.

1. Negatieve diodeconfiguratie

Positieve pieken worden afgeklemd en tot een nulniveau laten dalen.

De diode in logische poorten

Logische poorten worden gebruikt om logische bewerkingen uit te voeren zoals AND, OR, NOT, NOR, XOR, enz. Door het concept van lage en hoge impedantietoestanden van een logische schakelaar toe te passen op de omgekeerde en voorwaartse bias, kunnen diodes alle soorten logische poorten construeren .

Logisch 1 komt overeen met hoge spanning en logisch 0 met een lage spanning. Om een ​​eenvoudige OF-poort te bouwen, kunt u twee diodes met schakelaars gebruiken. Wanneer beide schakelaars open zijn, zijn de diodes in tegengestelde richting en is de uitgangsspanning nul. Wanneer één schakelaar gesloten is, wordt één diode voorwaarts voorgespannen en zal de uitgangsspanning hoog zijn.

De diode in tegenstroombeveiligingscircuits

De diode kan het circuit beschermen tegen de omgekeerde polariteit van de gelijkstroomvoeding. Wanneer de DC-voedingsaansluiting niet correct is, treedt er omgekeerde polariteit op en kan een grote verzameling stroom in het circuit vloeien en schade veroorzaken. Een blokkeerdiode aan weerszijden van de ingang kan dit probleem helpen voorkomen, omdat deze de stroomtoevoer blokkeert wanneer deze in serie met de belasting wordt geschakeld. De diode wordt voorwaarts voorgespannen voor een goede verbinding en omgekeerd voor de verkeerde verbinding.

De diode in spanningsvermenigvuldiger

Wanneer u meerdere diodes in een gelijkrichterschakeling cascadeert, kunt u een gelijkstroomuitgangsspanning krijgen die gelijk is aan de waarde van de aangelegde ingangsspanning vermenigvuldigd met het aantal gebruikte vermenigvuldigers.

V uit =V in * vermenigvuldigers

Deze circuits kunnen een spanningsverdubbelaar en -vermenigvuldiger zijn. Door een condensator met de koers te combineren, kun je een oneven of even meervoudige ingangsspanning als uitgang krijgen.

Halfgeleider bedenkt transistoren

Transistors zijn de voorlopers van veel moderne gadgets en elektronische apparaten. Ze maakten signaalversterking en schakelcircuits mogelijk, waardoor ze een essentieel onderdeel van elektronische apparaten werden.

Elke transistor bestaat uit drie essentiële onderdelen, de emitter, basis en collector. Sommige transistors kunnen ook een extra substraat hebben voor verbinding met de circuits.

We hebben verder geclassificeerd volgens de structuur, het materiaal of het mechanisme dat bij de transistor betrokken is.

1. Bipolaire Junction-transistoren (NPN en PNP)

2. Veldeffecttransistoren (JFET en MOSFET)

Toepassingen

Transistors worden gebruikt als schakelaars en versterkers in circuits om de stroom te regelen.

Bipolaire junctietransistoren

Over het algemeen bedacht als junctietransistors, kan BJT verder worden onderscheiden op basis van de configuratie.

1. In NPN-circuits is de configuratie als CBE (Collector, Base en Emitter).

2. In het geval van PNP is dit EBC.

Verbind voor NPN twee lagen N-gedoteerd materiaal met het middelste P-gedoteerde materiaal. In dit geval gaan elektronen van de emitter naar de basis en bepaalt de onderkant het aantal elektronen dat de emitter kan uitzenden.

In het geval van PNP-circuits is de configuratie het tegenovergestelde van NPN. Twee P-gedoteerde materialen aan de uiteinden met een N-gedoteerde stof als basis. De basis regelt nog steeds de stroom in de tegenovergestelde richting, maar.

Veldeffecttransistoren

FET-transistors werken een beetje anders dan BJT's. Ze bestaan ​​uit pinnen en hebben drie delen, namelijk poort, source en drain.

Junction-FET's zijn een eenvoudigere versie van FET's die worden gebruikt als schakelaars, versterkers en weerstanden. Het heeft geen voorspanning nodig en werkt alleen met de ingangsspanning. Ze zijn verkrijgbaar in twee typen, het P-kanaal en het N-kanaal.

1. P-kanaal JFET

De stroom wordt veroorzaakt door positieve ladingen of gaten.

2. N-kanaal JFET

Hier veroorzaken de elektronen de stroom. Dit soort transistors is populairder in vergelijking met P-kanaaltransistoren.

3. MOSFET

MOSFET staat voor Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Het is het meest populaire type transistor dat wordt gebruikt in de meeste laagvermogencircuits in chipontwerptechnologieën. Zoals de naam al aangeeft, gebruikt dit halfgeleiderapparaat metalen poortaansluitingen en heeft het vier aansluitingen:de afvoer, de bron, de poort, het lichaam of het substraat.

MOSFET's bieden een hoge ingangsimpedantie en een lage uitgangsimpedantie.

Halfgeleider bedenkt operationele versterkers

Operationele versterkers zijn analoge circuitblokken die worden gebruikt om hoogwaardige circuits te vervaardigen met minimale componenten. Met behulp van een negatief of positief feedbacksysteem kunnen versterkers, condensatoren, filters, enz. Deze circuits gebruiken.

Het zijn liners met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van een DC-versterker.

Een op-amp heeft drie belangrijke terminals, inverterende invoer, 's middags inverterende invoer en de uitvoerterminal, die stroom en spanning kan laten zinken of sourcen.

Toepassingen

1. Vergelijk signalen

Op Amps kunnen de spanning die aan het ene ingangseinde wordt aangelegd vergelijken met het andere ingangseinde. Spanningsverschillen in ingangen kunnen verzadiging in op-amp veroorzaken, en als beide ingangsspanningen van dezelfde grootte zijn, is de uitgangsspanning nul volt.

2. Buffersignalen

OpAmp die is geconfigureerd met een configuratie met negatieve feedback, fungeert als een bufferversterker met eenheidsversterking. Het heeft een hoge ingangsimpedantie om laadproblemen van de signaalbron, een lage uitgangsimpedantie en een hoge stroomversterking te voorkomen.

3. Lever dubbele spanningen

Een opamp met dubbele voeding kan twee verschillende spanningen ontvangen, een positieve en een negatieve spanning. De niet-inverterende terminal ontvangt een positieve spanning en de inverterende terminal ontvangt een negatieve spanning in plaats van verbonden te zijn met aarde zoals in een enkele voedingsmodus.

Opamps met dubbele voeding zijn meer geschikt voor AC-signalen en kunnen werken met hogere spanningsniveaus.

4. Versterk signalen

Een op Amp kan ingangssignalen versterken op basis van spanning in zijn niet-inverterende en inverterende ingangsklemmen.

5. Filtersignalen

Een enkele op-amp kan een, twee of driepolige filters bieden. Verschillende variaties kunnen het circuit filteren met behulp van een operationele versterker. Sommigen van hen zijn:

1. Laagdoorlaatfilters

2. Hoogdoorlaatfilters

3. Bandpass-filters

4. Inkepingsfilters

5. Signalen optellen

Het audiomengcircuit en dergelijke moeten een operationele versterker gebruiken voor het sommeren van de aangelegde spanning. Het virtuele aarde-optelpunt van het inverterende versterkercircuit helpt bij het samenvatten van de audio-ingangen.

Halfgeleider bedenkt weerstand

In elektrische processen hebben we weerstanden nodig om de elektronenstroom te regelen en het stroomniveau voor een bepaalde spanning aan te passen. Weerstanden helpen daarbij. Hoe hoger de weerstand die door een weerstand wordt geleverd, hoe lager de stroom zal zijn.

Toepassingen

1. Transistors en LED's

Weerstanden helpen de gevoelige halfgeleiderapparaten zoals transistors en LED's te beschermen door de juiste hoeveelheid stroom door de circuits te laten gaan.

2. Timing en frequentie

Weerstanden kunnen, indien aangesloten op condensatoren, een tijdgestuurd circuitapparaat vormen. Het helpt bij het ontwerpen van banen die worden gebruikt voor lichtflitsen en sirenes.

3. Spanningsdeler

Wanneer u een serieschakeling van weerstanden in een serieschakeling aansluit, kunt u de gewenste spanningsval krijgen op basis van de weerstandswaarde van de weerstanden. De resulterende spanning is een deel van de weerstand die wordt bijgedragen door elke weerstand in het circuit.

4. Weerstanden voor verwarming

Weerstanden worden gebruikt in apparaten zoals broodroosters, elektrische fornuizen en kachels om elektrische energie om te zetten in warmte-energie.

Halfgeleider bedenkt condensator

Condensatoren zijn een essentieel onderdeel van alle elektronische circuits. Ze kunnen worden opgeladen met stroom en kunnen deze in één keer ontladen.

Toepassingen

1. Tijdstip

Door de laad- en ontlaadtijdintervallen te manipuleren, kunnen condensatoren in de tijd afhankelijke circuits gebruiken zoals LED's, luidsprekersystemen, alarmen en cursussen die periodieke pieptonen afgeven.

2. Gladmaken

AC-ingangsstroom kan worden afgevlakt om een ​​DC-uitgang te produceren met behulp van een condensator en veel huishoudelijke apparaten.

3. Koppeling

Condensatorkoppeling is het mechanisme waarmee DC kan blokkeren terwijl AC alleen door een circuit gaat. Luidsprekers gebruiken condensatoren om dit mechanisme te bereiken en we kunnen schade door gelijkstroom voorkomen.

4. Afstemmen

Variabele condensatoren worden in radiosystemen gebruikt om circuits af te stemmen. Dit wordt gedaan door een LC-oscillator aan te sluiten op variabele condensatoren.

5. Energieopslag

Condensatoren kunnen energie opslaan en in één keer vrijgeven, wat gebruikt kan worden in toepassingen zoals cameracircuits waar een plotselinge flits vereist is.

Halfgeleider bedenkt spoel

Inductoren zijn passieve elektronische circuits die energie opslaan in een magnetisch veld wanneer er stroom doorheen stroomt. De geïsoleerde draad van de spoel rond de centrale kern vormt de inductor, die meestal het grootste onderdeel van het circuit is.

Toepassingen

1. Filters

Inductoren kunnen fungeren als laagdoorlaatfilters en in combinatie met condensatoren en weerstanden kunnen ze worden gebruikt om geavanceerde filters in een circuit te maken.

2. Sensoren

Inductoren kunnen magnetische velden en magnetisch permeabele materialen detecteren zonder in fysiek contact te zijn met de genoemde materialen. Het maakt ze uitstekend geschikt als sensoren in verkeerslichten en soortgelijke toepassingen.

3. Transformatoren

Wanneer inductoren met hetzelfde magnetische pad worden gecombineerd, kun je een transformator vormen. Transformatoren zijn een essentieel onderdeel van elektriciteitsnetten en voedingen.

4. Motoren

Inductieve motoren helpen elektrische energie efficiënter om te zetten in mechanische energie met behulp van een magnetische kracht. We kunnen een inductiemotor met een AC-ingang gebruiken om een ​​roterend magnetisch veld te genereren. Inductieve motoren vereisen ook geen elektrisch contact tussen de rotor en de machine, waardoor het een veiligere en betrouwbare keuze is.

5. Energieopslag

Zolang de spoel wordt gevoed, kunnen ze energie opslaan in het magnetische veld. Switch-mode voedingen kunnen ze gebruiken, zoals die worden gebruikt in personal computers.

6. Audio-equalizer

Audio-equalizers zijn bepaalde soorten elektronische apparaten die helpen bij de productie van muziek. Ze worden gebruikt om bepaalde frequenties te versterken of te verminderen om de vereiste geluidseffecten te creëren.

Er zijn verschillende soorten equalizers beschikbaar, waarvan de meest voorkomende.

1. Opschortende equalizer

2. Grafische equalizer

3. Parametrische equalizer

Samenvatting

Dit artikel is een basisoverzicht van halfgeleiders en alle apparaten die ze kunnen maken.

Heeft u vragen? Laat het ons weten in de reacties hieronder. Als u de diensten van Semiconductor Devices nodig heeft, kunt u contact met ons opnemen. WellPCB heeft meer dan tien jaar ervaring in de productie van printplaten. We can discuss it together and learn about electronics.