良導体でも優れた絶縁体でもない物質（したがって半導体）で作られた電子回路部品。そのコンパクトさ、信頼性、および低コストにより、このようなデバイスには幅広い用途があります。それらは、パワーデバイス、光センサー、および固体レーザーを含む発光体で、ディスクリートコンポーネントとして使用されてきました。数ナノアンペアから 5000 アンペア以上の電流値と 100000 ボルトを超える定格電圧により、さまざまな電流と電圧を処理できます。
さらに重要なことに、半導体デバイスは、複雑ではあるが製造が容易な超小型電子回路に組み込むのに適しています。それらは、通信、消費者、データ処理、および産業用制御機器を含むほとんどの電子システムの最も重要なコンポーネントであり、今後もそうあり続けるでしょう.
半導体デバイス
半導体デバイスに使用される材料は、良導体でも良絶縁体でもありません。それらは半導体デバイスとして特徴付けられます。これらのデバイスは信頼性が高く、小型で費用対効果が高いため、幅広い用途があります。さらに、さまざまな電流と電圧を処理できます。定格電流は 5000 アンペアを超え、定格電圧は 100000 ボルトを超えています。この記事では、これらのデバイスについて知っておくべきことをすべて学びます。
半導体デバイスは、半導体材料の電子特性を利用した電子部品です。半導体は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素と同様に、これらの材料の中にあります.
多くのアプリケーションで、これらのデバイスは真空管に取って代わりました。高真空での熱電子放出の代わりに、固体状態での電子伝導を使用します。
このようなデバイスは、ディスクリート デバイスと集積回路の両方のために作られています。集積回路は、単一の半導体ウェーハまたは基板上に製造および結合された数から数十億のデバイスで構成されています。
さらに、半導体材料は、それを介して電流が流れるデバイスです。例として、デバイスの CPU を考えてみましょう。多数のトランジスタで構成されています。
同様に、これらのトランジスタは、電流が流れることを可能にし、スイッチによって制御される半導体物質で構成されています。トランジスタの電流の流れは、スイッチのオンまたはオフの状態に基づくアクションによって調整されます。
半導体デバイスの種類
これらのデバイスは、2 端子デバイスと 3 端子デバイス、および端末デバイスの 2 つのカテゴリに分類されます。ダイオード、ツェナー ダイオード、フォトトランジスタ、ショットキー ダイオード、発光ダイオード (LED)、レーザー ダイオード、フォトセル、太陽電池、およびその他の 2 端子デバイスがその例です。
バイポーラ トランジスタ、IGBT、トライアック、電界効果トランジスタ、シリコン制御整流器、サイリスタ、およびその他の 3 端子半導体デバイスがその例です。
ダイオード
ダイオードは、1 つの p-n 接合のみで構成される半導体デバイスです。 pn 接合は、p 型と n 型の半導体材料が接合されたときに形成されます。 n 型領域の電子濃度が高いため、この生成が発生します。
一方、ｐ型領域はより高い濃度の正孔を有する。その結果、電子は n 型領域から p 型領域に拡散します。
トランジスタ
バイポーラ接合トランジスタと電界効果トランジスタは、異なる種類のトランジスタです。 n-p-n または p-n-p などの 2 つの異なる構成で 2 つの p-n 接合を作成すると、バイポーラ接合トランジスタが得られます。
このタイプのトランジスタを構成する 3 つの領域は、エミッタ、コレクタ、およびベース (または中間領域) です。
電界効果トランジスタは導電率に基づいて機能し、電界の存在によって導電率が変化する可能性があります。
半導体デバイス材料
シリコン（Si）は、最も一般的に使用される半導体材料です。原材料のコストが安く、製造手順がかなり簡単です。その有用な温度範囲は、現在競合する材料の中で最高の妥協点となっています。シリコンは現在、半導体デバイスの製造で 300 mm (12 インチ) のウエハーを製造するのに十分な大きさの直径を持つボウルに製造されています。
ゲルマニウム (Ge) は、広く使用された初期の半導体材料でしたが、温度に敏感であるため、シリコンよりも実用的ではありませんでした。今日の世界では、ゲルマニウムは (Si) シリコンと合金化されて超高速 SiGe デバイスで使用されることが多く、IBM はその主要メーカーです。
ヒ化ガリウム (GaAs) も高速デバイスで一般的に使用されていますが、この材料で大口径のボウルを作ることは困難であることが判明しており、ウェーハの直径サイズがシリコン ウェーハよりも大幅に小さく制限されているため、GaAs デバイスの大量生産は一般により高価になります。シリコンよりも。
半導体デバイスの例
オペアンプ、抵抗、コンデンサ、ダイオード、トランジスタなどの半導体デバイスの例を見ていきます。これらのデバイスは優れた絶縁体でも良導体でもないためです。
これらのデバイスは、洗練されたマイクロ電子回路に統合するという点で自己完結型であり、簡単に製造できます。さらに、これらのデバイスには明るい未来があります。
通信、データ処理、家庭用電化製品、産業用制御機器など、多くの分野の電気および電子機器およびシステムの大部分の主要コンポーネントを形成する側面において。
半導体デバイスの応用
これらのデバイスは、論理ゲートやデジタル回路の製造に使用されます。さらに、マイクロプロセッサにも採用しています。また、発振器やアンプなどのアナログ回路にも採用しています。最終的には、高電圧の状況で使用されます。
結論
シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素などの半導体材料や有機半導体の電子特性を利用した電子部品を半導体デバイスと呼びます。半導体デバイスは、良導体でも優れた絶縁体でもない材料で作られています。信頼性、コンパクトさ、低コストにより、これらのデバイスには幅広い用途があります。ダイオードは、pn 接合が 1 つしかない半導体デバイスです。 p 型と n 型の半導体材料を組み合わせると、pn 接合が形成されます。さまざまなタイプのトランジスタには、バイポーラ接合トランジスタと電界効果トランジスタが含まれます。バイポーラ接合トランジスタは、n-p-n または p-n-p を含む 2 つの異なる構成の 2 つの p-n 接合で構成されています。
