Электротехниканың теориялық негіздері Глоссарий



Pdf көрінісі
бет39/49
Дата20.09.2021
өлшемі1.7 Mb.
1   ...   35   36   37   38   39   40   41   42   ...   49






n




шамамен  2  мкм  болады  .Диффузия  тереңдігі  мен  база  қалыңдығы  бірдей,  онда  ол  оларды  дәл 

етуге  мүмкіндік  береді.  (  ол  пластинаның  жалпы  қалыңдығы  кез  –  келген  бола  алады  мысалы 

1мм ) Плпстинаны ( чип ) бөлек транзисторларға бөліп, оларды тексеріп жақсыларын корпусқа 

орнатуға болады.   

 

Неліктен  базаның  дәл  қалыңдығын  жасау  проблемасын  тік  фотолитография  шешеді?  



Базаның қалыңдығы 5мкм-дан төмен болса, бұндай облысқа байланыс құру мүмкін емес.  

 

Локальді  эмтеттерді  жасау  ауданында  бұл  байланыстарды  жасап  және  эмитеттері  жоқ 



үлкен ауданда бақылауға болады.  

 

Сондықтан  фотолитографияиның  дамуы  және  локальді  диффузияның  жасау 



транзисторлары жалпылама қолдау  тапты.     

 

60  жылдары  ЭВМ  және  БСМ  –  6  транзисторлары  таратылды.  Бірақ  оларда  1  –  2 



тәуліктен  кейін  істен  шықты  .  Не  істеу  керек?  Транзисторлардың  сенімділігін  арттыру  керек 

және бұл проблема шешілді.    

 

Әрбір  транзисторларды  алтын  сыммен  балқытып  үш  байланысы  бар.  Үш  балқыма 



корпустың  аяғына  және  үш  балқыма  жүйеде  барлығы  транзисторда  9  балқыма 

қолданылады.МДП транзисторында 4 байланыс, сонда барлығы 12 балқыма.    

 

        Егер  тілімді  бөлек  транзисторларға  кесіп  тастамай,  тікелей  сұлбада  қолданса  нге 



болады? 

        Бірақ  бір  проблема  бар  -  барлық  транзисторлар  коллектор  және  база  бойынша  қысқа 

болады. Сондықтан оларды бір-бірінен оқшаулау керек. Сонда проблемашешілген болады және 

бір тәсілмен емес! 

        p-n  өту  жолына  оқшаулануды  қарастырайық.  Бірінші  қалталар  істеледі,  мысалға  n-

облысының p-типінде диффиялар құрылды: 

 

Қалталар арасында кернеу бар деп алып көрейік, мысалға оң жақ қалтада оң потециал бар 



болғанын.  Онда  оң  жақтағы  p-n  өту  жолы  бағытта  араластырылады  және  ток  болмайды.  Егер, 

керісінше,  оң  жақ  қалтада  теріс  потенйиал  болса,  онда  сол  жақ  қалта  кері  бағытта 

араластырылады, тағыда ток болмайды. 

         Енді  әр  қалтада  өзінің  транзисторын  істеуге  болады  және  ол  басқаларынан 

оқшауланған болады. 

         Тағы бір проблема бар. Тасығыш шоғырлауы басқаларына қарағанда көп болғаның, әр 

диффузия  сайын  қайта  диффузиялау  қажет.  Демек,  ең  кіші  концентрация    тілімде  болу  керек, 

қалталарда  ол  үлкенірек  болады,  қолталар  коллектордың  рөлін  атқару  мүмкін,  сосын  базалық 

облыс  құралады,  оларда  тасығыш  шоғырлауы  коллектор  облысына  қараған  үлкенірек  болады, 

кейін біз элиттерлі облыс жасаймыз. Онда заряд тасығыш коцентрация ең көп болады. Бірақ бұл 

коллекторлі облыста кедергі ең көп болғанның білдіреді және сондықтан RC ең үлкен болады, 

транзисторлар ең аз жұмыс істейді. Транзисторлардың қозғалыс жылдамдығын  арттыру үшін, 

қалталар ішінде жұқа қабат жоғары заряд тасығыш концентрация жасау қажет 

Эпитаксиальдік  қабат  ұзарту  көмегімен  бұл  проблема  шешілген  болады,  кристаллдық 

бағдармен  қабат  ұзарту,бұл  –  эпитаксиия. Монокристаллмен  жұқа қабат  ұлғайта  аламыз,  бірақ 

бұл басқа заряд тасығыш концентарциямен ұлғайтылады. 

           Енді толық цикл микросхема жасалуы төменде көрметілген суреттегіндей көрінеді 

1. 


Бірінші  этапта локальді донор диффизия жасайды, жасырын қабат жасау үшін күштісін алады. 

2. 


Екінші  этапта  эпитаксия  жасайды,  эпитксияльді  қабатты  төменгі  электрон  концентрациямен 

ұлғайтады. 

3. 

Үшінші этапта қалталарды бөлу үшін локальді акцептор диффузиясын өткізеді. 




4. 

Сосын базалық облыс құру үшін тағыда акцептор диффузиясын өткізеді.  

5. 

Енді  элиттер  істеу  керек,  демек  локальді  донор  диффузия.  Бірге  коллектор  облысына  жақсы 



контакт үшін дайындық жасайды,коллектор ішінде күшті легирленген облыс бар. 

6. 


Ең  соңында,  барлық  кремний  беттерін  кремний  оксидтерімен  қорғайды,  сосын  оларда 

транзисторларға байланыс үшін терезе жасайды, одан кейін металлды шаңдатады. Сосын артық 

металлды алып тастайды. 

 

 



                           Дәріс 2. Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі 

         Электр  тогы  бұл-  электр  зарядтарының  тасымалдануы.  Электр  зарядтары  элементар 

бөдшектерге  тән.  Зарядтар  оң  және  теріс  болады.  Атомдар  оң  зарядталған  ядролар  мен  теріс 

зарядталған  электрондардан  тұрады.  Ең  кіші  заряд  электрондарда  болады.  Электрондар  ядроға 

тартылады. Атом ядросында заряд артық , бірақ ол электрон зарядына тең болғандықтан атомдар 

нейтралды  болады.  Бірақ  ,  кей-кезде  электрон  атомнан  жқлынуы  мүмкін.  Әдетте  бұл  құбылыс 

жоғары  температураларда  жақсы  өтеді.  Мысалы,  радиолампадағы  қыздырылған  катод 

электрондарды шашыратады, сөйтіп олар токтың катодтан анодқа өтуіне қатысады. 

 

 

         Қатты денелерде электрондары бос болғандықтан, жағдай қиынырақ болады. Бөлек атомда 



электрон  оң  зарядтың  тартылыс  өрісінде  болады.Бұны  потенциалдық  шұңқыр  ретінде 

қарастыруға  болады(суретті  қара).  Суретте  бір  атом  үшін  сол  жақтағы,  және  кристал  үшін  оң 

жақтағы  координатаға  тіклділігі  еөрсетілген.  Бір  атом  жағдайында  бұл  теңсіздіктегі  нольден 

ядро  центріндегі  минус  шексіздікке  дейінгі  энергияның  азаюі.  Потенциалдық  шұңқырда 

механиканың  заңдарын  ,  өте  кішкентай  бөлшектер  жағдайында,  қолдануға  болады,  мұнда 

барлығы  классикалық  механикадағыдай  болмайды.  Атомдарда  электрондармен  бірге  тұра 

алатын рұқсат етілген энергиялардың дискретті қатары болады. Паули принципі бойынша, әрбір 

энергетикалық  деңгейде  бір  ғана  электрон болуы  мүмкін,  Ал  кристалдар  жағдайында,  атомдар 

қатаң түрде периодты болады, және бір-біріне өте жақын қашықтықта орналасқан кезде көрініс 

оң  жақтағы  суреттегідей  болады.  Потенциалдық  шұңқырлардың  жабылуына  байланысты, 

шеттердегі потенциалдық шұңқырлардан басқаларының биіктіктерінің тқмендегені байқалады.   

        Кристалдардағы зоналар саны атомдағы деңгейлер санына сәйкес болуы тиіс. Бірақ зонаның 

жалпақтығы  деңгейдің  тереңдігіне  тәуелді  болады.  Ол  қаншалықты  терең  болса,  деңгейдің 

жалпақтығы  соншалықты  аз  болады,  өйткені,  туннельдік  эффектідегі  өтетін  кедергі  де 

соншалықты көп болады. Ең терең деңгейлер жойылмайды. Ең жоғарғы толық деңгейлер ең көп 

дәрежеде жойылады, олар ең жалпақ болады. Жартылай өткізгіштерде жоғарғы толық зона және 

келесі бос зона ең қызықты болып табылады. 

         Сондықтан  атомдардың  потенциалдық  шұңқырларын  әдетте  суретке  салмайды,  ал 

зоналардың  мына  екеуін  ғана  суретке  салады:  E

  символымен  соңғы  толық  зонаның  жоғарғы 



шекарасын,  валенттік  зонаның  төбесін  белгілейді,  ал  E

c

  символымен  бірінші  бос  зонаның 



төменгі шекарасын, өтімділік зонасының түбін белгілейді. Рұқсатталмаған зонаның жалпақтығы 

мына символмен белгіленеді: E

g

 = E


c

 - 


 

E

v  



  

         Сонымен,  қатты  денеде  зарядталған  бөлшектер  –  электрондар  бар,  және  олар  қатты  дене 

бойымен қозғала алады. Мысалы, қатты денелердің көбі  металдар болып табылады, және олар 

токты жақсы өткізеді; токты нашар өткізетін диэлектриктермен жағдай басқаша. Металдар мен 




диэлектриктердің  арасындағы  орташа  қасиеттерге  ие  жартылай  өткізгіштер  де  бар.Бұларды 

айырып тануға электрөткізгіштіктің зоналық теориясы көмектеседі. 

         Диэлектриктерде  электрондардың  саны  соншалық,  олар  валенттік  зонаны  толығымен 

толтырып тастайды, ал өтімділік зонасы бос, онда электрондар болмайды. Сондықтан өтімділік 

зонасы  токты  өткізбейді,  ал  валенттіік  зонаның  токты  өткізу  мүмкіндігі  бар,  бірақ  ол  токты 

өткізбейді, өйткені электрондардың барлық күйлері симметриялы болады, және р импульсі бар 

күй  болса,  онда  -р  импульсі  бар  күй  де  табылады,  осы  токтардың  бағыттары  қарама-қарсы 

болғандықтан, өтетін токтардың қосындысы нольге тең болады. Егер валенттік зона толығымен 

толтырылған  болса,  онда  әрбір  электрон  өзінің  кішкене  тогын  өткізеді,  ал  толық  кристалл 

ешқандай токты өткізбейді,  

         Металдарды  мүлдем  басқаша  көрініс  байқалады.  Мұндағы  электрондардың  саны 

соншалық,  олар  валенттік  зонаны  жартылай  ғана  толтырады.  Нольдік  температура  кезінде 

(кельвин  бойынша,  яғни  -273 

0

С)  барлық  төменгі  күйлер  электрондармен  толады,  ал 



жоғарғылары бос қалады. Бірақ күйлер арасындағы арақашықтық өте аз болады, және жүйенің 

кішкене  болса  да    ауытқуы,  мысалы,  кішкене  кернеуді  қосса,  электрондардың  тепе-теңдік 

күйінен  ығысуына  әкеліп  соғыуы  мүмкін,  сөтіп,  электрондардың  жылдамдық  бойынша 

таралуында  симметрияның  бұзылуына  әкеп  соғады.  Сөйтіп,  электрлік  ток  өте  оңай  пайда 

болады, яғни, электрөтімділік болады.     

         Өте  жоғары  температураларда  электрондардың  күйлер  бойынша  біршаиа  өзгерісі  пайда 

болады, дәлірек айтқанда, Ферми-Дирактың таратылу функциясы:  

    F(Е)-  Е  энергиясы  бар  деңгейдің  электронмен  толу  мүмкіндігі;  Е

  -  Ферми  деігейі  деп 



аталатын, өлшенген энергиясы бар константа. Бұл функция былайша болады: 

 

Мұндағы F функциясы горизонтальді, ал онығ аргументі E вертикальді түрде болады. 



         Сол  жақтағы  тұтас  жолақ  –F(E)=1.  E>E

2

  –кезінде  күйдің  электрондармен  толтырылу 



мүмкіндігі  ноьге  тең,  яғни  ток  жоқ.  E

1

  ,  F(E)=1  кезінде  барлыұ  күйлер  толтырылған,  және 



кристаллдың  симметриялылығына  байланысты  осы  электрондар  да  токты  өткізбейді  Ал 

пунктирлі  жолақтардың  арасындағы  күй  толығымен  толтырылмаған,  сондықтан  осы 

электрондар токты өткізе алады. Сондықтан да металдар токты жақсы өткізеді.  

         Диэлектриктер  мен  жартылай  өткізгіштердегі  жағдай  басқаша.  Электрондар  бірнеше 

зонаны,  соның  ішінде  валенттік  зонаны  толтыруға  ғана  жетеді,  ал  қалғандары,  соның  ішінде 

өтімділік  зонасы  бос  қалады.  Ал  бос  зоналар  токты  өткізбейді.  Бірақ,  токты  толығымен 

толтырылған зоналар да өткізбейді, өйткені кристалдардың кристалдардың симметриялылығына 

байланысты барлық кішкентай токтар бір-біріне тепе-теңдік қалпына келтіріледі. 

         Бірақ  бұл  құбылыс  Кельвин  бойынша  (-273 

0

С) нольдік температура кезінде ғана болады. 



Бұдан  жоғары  температураларда,  және  соғұрлым  бөлме  температурасында  кристалл 

атомдарының  жылулық  тербелістері  өз  энергиясының  бір  бөлігін  электрондарға  береді,  ал  бұл 

Ферми-Дирак функциясы бойынша, энергиялардың таралуына әкеп соғады. Электрондардың бір 

)

exp(



1

1

)



(



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   35   36   37   38   39   40   41   42   ...   49




©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
Сабақтың мақсаты
жиынтық бағалау
Сабақ тақырыбы
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
рсетілетін қызмет
Жалпы ережелер
бағалауға арналған
қызмет стандарты
бекіту туралы
Сабақ жоспары
Қазақстан республикасы
жиынтық бағалаудың
жиынтық бағалауға
тоқсанға арналған
Әдістемелік кешені
республикасы білім
бағалау тапсырмалары
арналған жиынтық
арналған тапсырмалар
білім беретін
туралы хабарландыру
Қазақстан республикасының
бағалаудың тапсырмалары
арналған әдістемелік
мерзімді жоспар
пәнінен тоқсанға
Қазақстан тарихы
Реферат тақырыбы
Қазақ әдебиеті
Жұмыс бағдарламасы
бағдарламасына сәйкес
болып табылады
нтізбелік тақырыптық
Мектепке дейінгі
біліктілік талаптары
оқыту әдістемесі
республикасының білім
әдістемелік ұсыныстар
мамандығына арналған
әкімінің аппараты
туралы анықтама
жалпы білім
қойылатын жалпы
жалпы біліктілік
Конкурс туралы
қазақ тілінде
білім берудің
мемлекеттік әкімшілік