pangunahing semiconductor. Ang istraktura ng mga semiconductor atoms

Sa pagtuklas ng mga semiconductors at pag-aaral ng kanilang mga katangian, naging posible na lumikha ng mga circuit batay sa mga diode at transistor. Di-nagtagal, dahil sa mas mahusay na pagganap at mas maliit na sukat, pinalitan nila ang mga vacuum tubes, pagkatapos ay naging posible na gumawa ng mga integrated circuit batay sa mga elemento ng semiconductor.

Ano ang semiconductor

Upang tukuyin ang mga semiconductor ay upang makilala ang mga ito sa mga tuntunin ng kanilang kakayahang magsagawa ng electric current. Para sa mga mala-kristal na sangkap na ito, tumataas ang electrical conductivity sa pagtaas ng temperatura, pagkakalantad sa liwanag, at pagkakaroon ng iba't ibang impurities.

Ang mga semiconductor ay malawak na puwang at makitid na agwat, na tumutukoy sa mga katangian ng mga materyales na semiconductor. Tinutukoy ng band gap, na sinusukat sa electron volts (eV), ang electrical conductivity. Ang parameter na ito ay maaaring kinakatawan bilang ang enerhiya na kailangan ng isang elektron na tumagos sa zone ng electric current. Sa karaniwan, para sa semiconductors, ito ay 1 eV, maaari itong higit pa o mas kaunti.

Kung ang regularidad ng kristal na sala-sala ng mga semiconductor ay nilabag ng isang dayuhang atom, kung gayon ang naturang conductivity ay magiging isang karumihan. Kapag ang mga sangkap ng semiconductor ay inilaan upang lumikha ng mga elemento ng microcircuit, ang mga impurities ay espesyal na idinagdag sa kanila, na bumubuo ng mas mataas na akumulasyon ng mga butas o electron:

donor - na may mas mataas na valency, mag-abuloy ng mga electron;
acceptor - na may mas mababang valence, alisin ang mga electron, na bumubuo ng mga butas.

Mahalaga! Ang pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa electrical conductivity ng conductors ay temperatura.

Paano ibinibigay ang conductivity?

Ang mga halimbawa ng semiconductor ay silicon, germanium. Sa mga kristal ng mga sangkap na ito, ang mga atomo ay may mga covalent bond. Habang tumataas ang temperatura, maaaring ilabas ang ilang electron. Ang atom na nawalan ng isang elektron pagkatapos ay nagiging isang positibong sisingilin na ion. At ang elektron, na hindi makalipat sa isa pang atom dahil sa saturation ng mga bono, ay lumalabas na libre. Sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang mga inilabas na electron ay maaaring lumipat sa isang direktang daloy.

Ang isang ion na nawalan ng isang elektron ay may posibilidad na "mag-alis" ng isa pa mula sa pinakamalapit na atom. Kung magtagumpay siya, ang atom na ito ay pipigilan na ng isang ion, sa turn, sinusubukang palitan ang nawawalang elektron. Kaya, mayroong isang paggalaw ng "mga butas" (mga positibong singil), na maaari ding maging order sa isang electric field.

Ang isang tumaas na temperatura ay nagpapahintulot sa mga electron na pinakawalan nang mas masigla, na humahantong sa isang pagbaba sa paglaban ng semiconductor at isang pagtaas sa kondaktibiti. Ang mga electron at butas ay magkakaugnay nang humigit-kumulang sa pantay na sukat sa mga purong kristal, ang naturang conductivity ay tinatawag na intrinsic.

p-type at n-type na conductivity

Ang mga uri ng impurity ng conductivity ay nahahati sa:

R-type. Nabuo sa pagdaragdag ng isang acceptor impurity. Ang mas mababang impurity valency ay nagiging sanhi ng pagbuo ng isang mas mataas na bilang ng mga butas. Para sa tetravalent silicon, ang trivalent boron ay maaaring magsilbi bilang tulad ng isang karumihan;
N-type. Kung ang pentavalent antimony ay idinagdag sa silikon, kung gayon ang bilang ng mga inilabas na negatibong charge carrier electron sa semiconductor ay tataas.

Ang mga elemento ng semiconductor ay pangunahing gumagana batay sa mga tampok ng p-n junction. Kapag ang dalawang materyal na may iba't ibang uri ng kondaktibiti ay dinala sa pakikipag-ugnay, sa hangganan sa pagitan ng mga ito, ang mga electron at mga butas ay magsasangkot sa magkasalungat na mga sona.

Mahalaga! Ang proseso ng pagpapalitan ng mga materyales ng semiconductor sa pamamagitan ng positibo at negatibong mga carrier ng singil ay may mga limitasyon sa oras - bago ang pagbuo ng barrier layer.

Ang mga carrier ng positibo at negatibong singil ay naipon sa mga konektadong bahagi, sa magkabilang panig ng linya ng kontak. Ang resultang potensyal na pagkakaiba ay maaaring umabot sa 0.6 V.

Kapag ang isang elemento na may p-n junction ay pumasok sa isang electric field, ang conductivity nito ay depende sa koneksyon ng power supply (PS). Sa "plus" sa bahaging may p-conductivity at "minus" sa bahaging may n-conductivity, masisira ang blocking layer, at ang kasalukuyang ay dadaloy sa junction. Kung ang power supply ay konektado sa kabaligtaran na paraan, ang blocking layer ay tataas pa at papadaan sa isang electric current na hindi gaanong magnitude.

Mahalaga! Ang P-n-junction ay may one-sided conductivity.

Paggamit ng semiconductor

Batay sa mga katangian ng semiconductors, ang iba't ibang mga aparato ay nilikha na ginagamit sa radio engineering, electronics at iba pang larangan.

Diode

Ang one-way conductance ng semiconductor diodes ay natukoy ang saklaw ng kanilang aplikasyon - pangunahin sa pagwawasto ng alternating current. Iba pang mga uri ng diodes:

Tunnel. Gumagamit ito ng mga materyales ng semiconductor na may tulad na nilalaman ng karumihan na ang lapad ng p-n junction ay bumababa nang husto, at ang epekto ng pagkasira ng lagusan ay nagiging posible sa direktang koneksyon. Ginagamit sa mga RF device, generator, kagamitan sa pagsukat;
Na-convert. Isang bahagyang binagong tunnel diode. Sa isang direktang koneksyon, ang boltahe na nagbubukas nito ay mas mababa kumpara sa mga klasikong diode. Ito ay paunang tinutukoy ang paggamit ng isang tunnel diode para sa pag-convert ng mababang boltahe na alon;
Varicap. Kapag sarado ang p-n junction, medyo mataas ang capacitance nito. Ang varicap ay ginagamit bilang isang kapasitor, ang kapasidad nito ay maaaring iba-iba sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe. Ang kapasidad ay bababa kung ang reverse boltahe ay tumaas;

Zener diode. Nakakonekta sa parallel, nagpapatatag ng boltahe sa isang naibigay na lugar;
Pulse. Dahil sa maikling transients, ginagamit ang mga ito para sa pulsed RF circuits;
Lumilipad ang avalanche. Ginagamit upang makabuo ng mga ultra-high frequency oscillations. Ito ay batay sa mala-avalanche na pagpaparami ng mga tagadala ng bayad.

Ang diode na ito ay hindi binubuo ng dalawang materyal na semiconductor, sa halip ang semiconductor ay nakikipag-ugnayan sa metal. Dahil ang metal ay walang mala-kristal na istraktura, hindi maaaring magkaroon ng mga butas dito. Nangangahulugan ito na sa punto ng pakikipag-ugnay sa materyal na semiconductor, ang mga electron lamang mula sa magkabilang panig ay may kakayahang tumagos, na gumaganap ng function ng trabaho. Nagiging posible ito kapag:

mayroong isang n-type na semiconductor, at ang work function ng mga electron nito ay mas mababa kaysa sa isang metal;
mayroong isang p-type na semiconductor na may work function ng mga electron nito na mas malaki kaysa sa metal.

Sa punto ng pakikipag-ugnay, mawawalan ng mga carrier ng singil ang semiconductor, bababa ang conductivity nito. Ang isang hadlang ay nilikha, na kung saan ay napagtagumpayan ng isang direktang boltahe ng kinakailangang halaga. Ang reverse boltahe ay halos hinaharangan ang diode, na gumagana bilang isang rectifier. Dahil sa kanilang mataas na bilis, ang mga Schottky diode ay ginagamit sa mga pulse circuit, sa mga computing device, nagsisilbi rin sila bilang mga power diode para sa pagwawasto ng isang kasalukuyang may malaking magnitude.

Halos walang microcircuit ang magagawa nang walang transistors, mga elemento ng semiconductor na may dalawang p-n junctions. Ang elemento ng transistor ay may tatlong output contact:

kolektor;
base;
emitter.

Kung ang isang mababang power control signal ay inilapat sa base, mas maraming kasalukuyang ipinapasa sa pagitan ng kolektor at emitter. Kapag walang signal na inilapat sa base, walang kasalukuyang isinasagawa. Kaya, ang kasalukuyang lakas ay maaaring iakma. Ang isang aparato ay ginagamit upang palakasin ang signal at contactless switching ng circuit.

Mga uri ng semiconductor transistors:

Bipolar. Mayroon silang positibo at negatibong mga carrier ng singil. Ang umaagos na kasalukuyang ay maaaring pumasa sa pasulong at pabalik na direksyon. Ginamit bilang mga amplifier;
Patlang. Ang kanilang mga output ay tinatawag na drain, source, gate. Ang kontrol ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang electric field ng isang tiyak na polarity. Ang signal na inilapat sa gate ay maaaring baguhin ang conductance ng transistor. Ang mga carrier ng pagsingil sa mga field device ay maaari lamang magkaroon ng isang senyales: positibo o negatibo. Ang makapangyarihang mga transistor ng field effect ay ginagamit sa mga audio amplifier. Ang kanilang pangunahing aplikasyon ay mga integrated circuit. Ginagawang posible ng mga compact na sukat at mababang paggamit ng kuryente na i-install ang mga ito sa mga device na may mababang pinagmumulan ng boltahe ng kuryente (oras);
pinagsama-sama. Maaari silang matatagpuan kasama ng iba pang mga elemento ng transistor, mga resistor sa isang monolitikong istraktura.

Doping ng mga semiconductor

Ang doping ay ang pagpapakilala ng mga elemento ng karumihan, donor at acceptor, sa mga semiconductor crystal upang kontrolin ang kanilang conductivity. Nangyayari ito sa panahon ng paglaki ng kristal o sa pamamagitan ng lokal na pagpapakilala sa ilang mga zone.

Inilapat na mga pamamaraan:

Pagsasabog ng mataas na temperatura. Ang semiconductor na kristal ay pinainit, at ang mga atomo ng dumi na nakikipag-ugnayan sa ibabaw nito, ay nahuhulog sa kalaliman. Sa ilang mga site ng kristal na sala-sala, pinapalitan ng impurity atoms ang mga atomo ng pangunahing substance;
Ionic implantation. Nagaganap ang ionization at acceleration ng impurity atoms, na nagbobomba sa nag-iisang kristal, na lumilikha ng mga lokal na inhomogeneities at bumubuo ng p-n junctions;
pag-iilaw ng laser. Ang bentahe ng pamamaraan ay, gamit ang nakadirekta na radiation, ang mga indibidwal na seksyon ay maaaring pinainit sa anumang mga halaga ng temperatura, na nagpapadali sa pagpapakilala ng mga impurities;
neutron doping. Ginamit kamakailan. Binubuo ito sa pag-iilaw ng isang kristal na may mga thermal neutron sa isang reaktor, bilang isang resulta kung saan ang isang mutation ng atomic nuclei ay nangyayari. Ang mga atomo ng silikon ay na-convert sa posporus.

Mayroong iba pang mga paraan ng doping: chemical etching, ang paglikha ng mga manipis na pelikula sa pamamagitan ng sputtering.

Paano ginawa ang mga semiconductor?

Ang pangunahing bagay sa pagkuha ng mga semiconductor ay ang kanilang paglilinis mula sa mga hindi kinakailangang impurities. Kabilang sa maraming mga paraan upang makuha ang mga ito, ang dalawa sa pinakakaraniwang ginagamit ay maaaring makilala:

Natutunaw ang zone. Ang proseso ay isinasagawa sa isang selyadong lalagyan ng kuwarts, kung saan ang isang inert gas ay ibinibigay. Ang isang makitid na zone ng ingot ay natunaw, na unti-unting gumagalaw. Sa proseso ng pagtunaw, ang mga impurities ay muling ipinamamahagi at na-rekristal, na naglalabas ng isang purong bahagi;
Pamamaraan ng Czochralski. Binubuo ito sa pagpapatubo ng isang kristal mula sa isang buto sa pamamagitan ng unti-unting paghila nito mula sa natunaw na komposisyon.

Mga uri ng mga materyales ng semiconductor

Tinutukoy ng mga pagkakaiba sa komposisyon ang saklaw ng semiconductors:

Simple - isama ang mga homogenous substance na ginagamit nang nakapag-iisa, pati na rin ang mga impurities at constituent na bahagi ng mga kumplikadong materyales. Ang silikon, siliniyum at germanium ay ginagamit nang nakapag-iisa. Boron, antimony, tellurium, arsenic, sulfur, yodo ay nagsisilbing mga additives;
Ang mga kumplikadong materyales ay mga kemikal na compound ng dalawa o higit pang elemento: sulfides, tellurides, carbide;
Ang mga oxide ng kobalt, tanso, europium ay ginagamit sa mga rectifier at photocell;
Organic semiconductors: indole, acridone, flavantron, pentacene. Ang isang lugar ng kanilang paggamit ay optical electronics;
Magnetic semiconductors. Ito ay mga ferromagnetic na materyales, halimbawa, europium sulfide at oxide, pati na rin ang mga antiferromagnetic na materyales - nickel oxide, europium telluride. Ginagamit ang mga ito sa radio engineering, mga optical device na kinokontrol ng magnetic field.

Ngayon ay mahirap na pangalanan ang isang larangan ng teknolohiya kung saan walang mga semiconductor na materyales na gagamitin, kasama ang kawalan ng p-n junction, halimbawa, thermal resistance sa mga sensor ng temperatura, photoresistance sa mga remote control, at iba pa.

Video

Ang mga semiconductor ay isang malawak na klase ng mga sangkap na nailalarawan sa pamamagitan ng mga halaga ng kondaktibiti ng kuryente na nasa saklaw sa pagitan ng electrical conductivity ng mga metal at mahusay na dielectrics, iyon ay, ang mga sangkap na ito ay hindi maaaring mauri bilang dielectrics (dahil hindi sila mahusay na insulator) at mga metal ( hindi sila mahusay na konduktor ng kuryente). Ang mga semiconductor, halimbawa, ay kinabibilangan ng mga sangkap tulad ng germanium, silicon, selenium, tellurium, pati na rin ang ilang oxides, sulfide at metal alloys.

Ari-arian:

1) Sa pagtaas ng temperatura, ang resistivity ng semiconductors ay bumababa, sa kaibahan sa mga metal, kung saan ang resistivity ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Bukod dito, bilang isang patakaran, sa isang malawak na hanay ng temperatura, ang pagtaas na ito ay nangyayari nang exponentially. Ang resistivity ng mga semiconductor crystal ay maaari ding bumaba kapag nalantad sa liwanag o malakas na mga electronic field.

2) Ang ari-arian ng one-sided conduction ng contact ng dalawang semiconductors. Ito ang pag-aari na ito na ginagamit upang lumikha ng iba't ibang mga aparatong semiconductor: diodes, transistors, thyristors, atbp.

3) Ang mga contact ng iba't ibang semiconductors sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, kapag naiilaw o pinainit, ay mga pinagmumulan ng photo-e. d.s. o, ayon sa pagkakabanggit, thermo-e. d.s.

Ang mga semiconductor ay naiiba sa iba pang mga klase ng solid sa maraming partikular na katangian, ang pinakamahalaga sa mga ito ay:

1) positibong koepisyent ng temperatura ng electrical conductivity, iyon ay, sa pagtaas ng temperatura, ang electrical conductivity ng semiconductors ay tumataas;

2) ang tiyak na kondaktibiti ng mga semiconductor ay mas mababa kaysa sa mga metal, ngunit higit pa kaysa sa mga insulator;

3) malalaking halaga ng thermoelectromotive force kumpara sa mga metal;

4) mataas na sensitivity ng mga katangian ng semiconductor sa ionizing radiation;

5) ang kakayahan ng isang matalim na pagbabago sa mga pisikal na pag-aari sa ilalim ng impluwensya ng mga napapabayaang konsentrasyon ng mga impurities;

6) ang epekto ng kasalukuyang pagwawasto o di-ohmic na pag-uugali sa mga contact.

3. Mga pisikal na proseso sa p-n - transition.

Ang pangunahing elemento ng karamihan sa mga aparatong semiconductor ay ang electron-hole junction ( distrito junction), na isang transition layer sa pagitan ng dalawang rehiyon ng isang semiconductor, ang isa ay may electronic electrical conductivity, at ang isa ay may hole conductivity.

Edukasyon pn paglipat. Si Pn paglipat ng ekwilibriyo

Tingnan natin ang proseso ng edukasyon pn paglipat. Ang estado ng balanse ay tinatawag na tulad ng isang estado ng paglipat kapag walang panlabas na boltahe. Tandaan na sa R- rehiyon mayroong dalawang uri ng mga pangunahing tagadala ng singil: hindi kumikibo na may negatibong sisingilin na mga ion ng mga atomo ng karumihan ng acceptor at libreng mga butas na may positibong sisingilin; at sa n-rehiyon mayroon ding dalawang uri ng mga pangunahing tagadala ng singil: hindi kumikibo na may positibong sisingilin na mga ion ng mga atomo ng karumihan ng acceptor at mga libreng electron na may negatibong sisingilin.

Bago hawakan p at n ang mga rehiyon, mga electron, mga butas, at mga impurity ions ay pantay na ipinamamahagi. Sa pakikipag-ugnayan sa hangganan p at n rehiyon, lumilitaw ang gradient ng konsentrasyon ng mga carrier ng libreng bayad at diffusion. Sa ilalim ng pagkilos ng pagsasabog, mga electron mula sa n-papasok ang lugar p at muling pinagsama doon na may mga butas. mga butas mula sa R-mga lugar na pinupuntahan n rehiyon at muling pinagsama sa mga electron doon. Bilang resulta ng naturang paggalaw ng mga carrier ng libreng bayad sa rehiyon ng hangganan, ang kanilang konsentrasyon ay bumababa halos sa zero at, sa parehong oras, R rehiyon, isang negatibong singil sa espasyo ng acceptor impurity ions ay nabuo, at sa n-rehiyon positibong space charge ng donor impurity ions. Sa pagitan ng mga pagsingil na ito ay may potensyal na pagkakaiba sa pakikipag-ugnayan φ sa at electric field E sa, na pumipigil sa pagsasabog ng mga carrier ng libreng bayad mula sa lalim R- at n- mga lugar sa pamamagitan ng p-n- paglipat. Kaya, ang rehiyon na pinag-isa ng mga free charge carrier na may electric field nito ay tinatawag p-n- paglipat.

Si Pn Ang paglipat ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang pangunahing mga parameter:

1. Potensyal na taas ng hadlang. Ito ay katumbas ng pagkakaiba sa potensyal ng pakikipag-ugnay φ sa. Ito ang potensyal na pagkakaiba sa paglipat dahil sa gradient ng konsentrasyon ng mga carrier ng singil. Ito ang enerhiya na dapat taglayin ng isang libreng singil upang malampasan ang potensyal na hadlang:

saan k ay ang Boltzmann constant; e ay ang singil ng elektron; T- temperatura; N a at N D ay ang mga konsentrasyon ng mga acceptor at donor sa hole at electron regions, ayon sa pagkakabanggit; p p at p n ay ang mga konsentrasyon ng mga butas sa R- at n- mga lugar ayon sa pagkakabanggit; n i - sariling konsentrasyon ng mga carrier ng singil sa isang undoped semiconductor,  t \u003d kT / e- potensyal na temperatura. Sa isang temperatura T\u003d 27 0 С  t=0.025V, para sa paglipat ng germanium  sa=0.6V, para sa silicon junction  sa\u003d 0.8V.

2. p-n junction width(Larawan 1) ay isang rehiyon sa hangganan na ubos na sa mga carrier ng bayad, na matatagpuan sa p at n mga lugar: l p-n = l p + l n:

Mula rito,

saan ε ay ang relatibong permittivity ng semiconductor material; ε 0 ay ang dielectric na pare-pareho ng libreng espasyo.

Ang kapal ng mga paglipat ng electron-hole ay nasa pagkakasunud-sunod ng (0.1-10) µm. Kung , pagkatapos at pn-transition ay tinatawag na simetriko, kung , pagkatapos at pn- Ang paglipat ay tinatawag na asymmetric, at higit sa lahat ito ay matatagpuan sa rehiyon ng semiconductor na may mas mababang konsentrasyon ng karumihan.

Sa estado ng balanse (walang panlabas na boltahe) sa pamamagitan ng distrito paglipat, dalawang magkasalungat na alon ng mga singil ay gumagalaw (dalawang alon ang dumadaloy). Ito ang drift current ng minority charge carriers at ang diffusion current, na nauugnay sa karamihan ng charge carriers. Dahil walang panlabas na boltahe, at walang kasalukuyang sa panlabas na circuit, ang drift current at diffusion current ay magkaparehong balanse at ang resultang kasalukuyang ay zero.

I dr + I diff = 0.

Ang kaugnayang ito ay tinatawag na kondisyon ng dinamikong ekwilibriyo ng diffusion at drift na mga proseso sa isang nakahiwalay (equilibrium) pn-transisyon.

Ang ibabaw kung saan sila ay nakikipag-ugnay p at n ang lugar ay tinatawag na hangganang metalurhiko. Sa katotohanan, ito ay may hangganan na kapal - δ m. Kung ang δ m<< l p-n , pagkatapos pn Ang paglipat ay tinatawag na isang matalim. Kung δ m >> lp-n, pagkatapos pn Ang paglipat ay tinatawag na makinis.

Р-n paglipat sa isang panlabas na boltahe na inilapat dito

Ang panlabas na boltahe ay nakakagambala sa dynamic na balanse ng mga alon sa loob pn-transisyon. Si Pn- ang paglipat ay napupunta sa isang estado na hindi ekwilibriyo. Depende sa polarity ng boltahe na inilapat sa mga lugar sa pn-transition posibleng dalawang mode ng operasyon.

1) Pasulong na biaspn paglipat. R-n- ang junction ay itinuturing na forward bias kung ang positibong poste ng power supply ay konektado sa R-rehiyon, at negatibo sa n- mga lugar (Larawan 1.2)

Sa pasulong na bias, ang mga boltahe  sa at U ay nakadirekta sa tapat, ang resultang boltahe ay naka-on pn-bumababa ang paglipat sa halaga  sa - U. Ito ay humahantong sa ang katunayan na ang lakas ng electric field ay bumababa at ang proseso ng pagsasabog ng mga pangunahing carrier ng singil ay nagpapatuloy. Bilang karagdagan, binabawasan ng forward offset ang lapad pn paglipat, dahil lp-n ≈( hanggang - U) 1/2. Ang kasalukuyang pagsasabog, ang kasalukuyang ng mga pangunahing carrier ng singil, ay nagiging mas malaki kaysa sa kasalukuyang drift. Sa pamamagitan ng pn-transition direktang kasalukuyang daloy

I p-n \u003d I pr \u003d I diff + I dr I differential .

Kapag dumaloy ang isang direktang kasalukuyang, ang karamihan sa mga carrier ng singil sa p-rehiyon ay pumasa sa n-rehiyon, kung saan sila ay nagiging menor de edad. Ang proseso ng pagsasabog ng pagpapapasok ng mga carrier ng mayorya ng singil sa isang rehiyon kung saan sila ay nagiging minorya ay tinatawag iniksyon, at direktang kasalukuyang - kasalukuyang pagsasabog o kasalukuyang iniksyon. Upang mabayaran ang mga carrier ng singil ng minorya na naipon sa mga rehiyon ng p at n, ang isang kasalukuyang elektron ay nabuo sa panlabas na circuit mula sa isang mapagkukunan ng boltahe, i.e. ang prinsipyo ng electroneutrality ay napanatili.

Sa pagtaas U ang kasalukuyang pagtaas nang husto, - ang potensyal na temperatura, at maaaring maabot ang malalaking halaga. nauugnay sa mga pangunahing carrier, ang konsentrasyon nito ay mataas.

2) reverse bias, nangyayari kapag R-lugar ay inilapat ng isang minus, at sa n-area plus, isang panlabas na pinagmumulan ng boltahe (Larawan 1.3).

Ang panlabas na pag-igting na ito U kasama ayon sa  sa. Ito: pinapataas ang taas ng potensyal na hadlang sa isang halaga  sa + U; tumataas ang lakas ng electric field; lapad pn tumataas ang paglipat, dahil l p-n ≈( sa + U) 1/2; ang proseso ng pagsasabog ay ganap na huminto at pagkatapos pn transition flow drift current, minority carrier current. Ang ganyang agos pn-transition ay tinatawag na reverse, at dahil ito ay nauugnay sa mga menor de edad na charge carrier na lumitaw dahil sa thermal generation, ito ay tinatawag na thermal current at denoted - ako 0, ibig sabihin.

I p-n \u003d I arr \u003d I diff + I dr I dr \u003d I 0.

Ang agos na ito ay maliit sa magnitude. nauugnay sa minority charge carriers, ang konsentrasyon nito ay mababa. kaya, pn Ang paglipat ay may isang panig na kondaktibiti.

Sa isang reverse bias, ang konsentrasyon ng minority charge carriers sa transition boundary ay medyo bumababa kumpara sa equilibrium one. Ito ay humahantong sa diffusion ng minority charge carriers mula sa lalim p at n-mga lugar sa hangganan pn paglipat. Nang maabot ito, ang mga minoryang carrier ay nahuhulog sa isang malakas na electric field at inililipat pn paglipat, kung saan sila ang nagiging mayoryang tagadala ng singil. Pagsasabog ng mga minor charge carrier sa hangganan pn ang paglipat at pag-anod dito sa rehiyon kung saan sila naging pangunahing tagadala ng singil ay tinatawag pagkuha. Extraction at lumilikha ng reverse current pn Ang paglipat ay ang kasalukuyang ng mga minor charge carrier.

Ang magnitude ng reverse current ay lubos na nakadepende sa: ambient temperature, semiconductor material at area pn paglipat.

Ang pagdepende sa temperatura ng reverse current ay tinutukoy ng expression , kung saan ang nominal na temperatura, ay ang aktwal na temperatura, ay ang pagdodoble ng temperatura ng thermal kasalukuyang.

Ang thermal current ng silicon junction ay mas mababa kaysa sa thermal current ng germanium-based junction (sa pamamagitan ng 3-4 na order ng magnitude). Ito ay konektado sa  sa materyal.

Sa isang pagtaas sa lugar ng paglipat, ang dami nito ay tumataas, at, dahil dito, ang bilang ng mga minoryang carrier na lumilitaw bilang isang resulta ng thermal generation at ang thermal kasalukuyang pagtaas.

Kaya ang pangunahing ari-arian pn-transition ay ang one-way conduction nito.

4. Kasalukuyang-boltahe na katangian p-n - paglipat.

Nakukuha namin ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng p-n junction. Upang gawin ito, isinusulat namin ang continuity equation sa pangkalahatang anyo:

Isasaalang-alang namin ang nakatigil na kaso dp/dt = 0.

Isaalang-alang ang kasalukuyang nasa quasi-neutral na volume ng isang n-type na semiconductor sa kanan ng naubos na rehiyon ng p-n junction (x > 0). Ang generation rate G sa isang quasi-neutral na volume ay zero: G = 0. Ang electric field E ay zero din: E = 0. Ang drift component ng kasalukuyang ay zero din: I E = 0, samakatuwid, ang kasalukuyang ay diffusion. Ang recombination rate R sa mababang antas ng iniksyon ay inilalarawan ng kaugnayan:

Gamitin natin ang sumusunod na relasyon na nauugnay sa diffusion coefficient, diffusion length, at minority carrier lifetime: Dτ = L p 2 .

Isinasaalang-alang ang mga pagpapalagay sa itaas, ang continuity equation ay may anyo:

Ang mga kondisyon ng hangganan para sa diffusion equation sa p-n junction ay:

Ang solusyon ng differential equation (2.58) na may mga kundisyon sa hangganan (*) ay may anyo:

Inilalarawan ng Relation (2.59) ang batas ng pamamahagi ng mga na-injected na butas sa quasi-neutral na volume ng isang n-type na semiconductor para sa isang electron-hole transition (Fig. 2.15). Ang lahat ng mga carrier na tumawid sa hangganan ng SCR na may quasi-neutral na dami ng p-n junction ay nakikibahagi sa p-n junction current. Dahil ang buong kasalukuyang ay pagsasabog, pinapalitan ang (2.59) sa expression para sa kasalukuyang, nakuha namin (Larawan 2.16):

Inilalarawan ng Relation (2.60) ang diffusion component ng p-n junction hole current, na lumitaw sa panahon ng pag-iniksyon ng minority carriers sa ilalim ng forward bias. Para sa elektronikong bahagi ng p-n junction current, pareho nating nakuha ang:

Sa V G = 0, ang mga bahagi ng drift at diffusion ay nagbabalanse sa isa't isa. Kaya naman, .

Ang kabuuang p-n junction current ay ang kabuuan ng lahat ng apat na p-n junction current na bahagi:

Ang expression sa mga bracket ay may pisikal na kahulugan ng reverse current ng p-n junction. Sa katunayan, sa mga negatibong boltahe V G< 0 ток дрейфовый и обусловлен неосновными носителями. Все эти носители уходят из цилиндра длиной L n со скоростью L n /τ p . Тогда для дрейфовой компоненты тока получаем:

kanin. 2.15. Pamamahagi ng mga carrier na hindi equilibrium na na-inject mula sa emitter sa quasi-neutral na volume ng p-n junction base

Madaling makita na ang kaugnayang ito ay katumbas ng nakuha kanina sa pagsusuri ng continuity equation.

Kung kinakailangan na ipatupad ang kondisyon ng one-sided injection (halimbawa, iniksyon lamang ng mga butas), pagkatapos ay sumusunod mula sa kaugnayan (2.61) na ang isang maliit na halaga ng konsentrasyon ng mga minoryang carrier n p0 sa p-rehiyon ay dapat na pinili. Ito ay sumusunod na ang p-type semiconductor ay dapat na mabigat na doped kumpara sa n-type na semiconductor: N A >> N D . Sa kasong ito, ang bahagi ng butas ay mangingibabaw sa kasalukuyang p-n junction (Larawan 2.16).

kanin. 2.16. Currents sa isang single-ended p-n junction na may forward bias

Kaya, ang katangian ng I-V ng p-n junction ay may anyo:

Ang saturation current density J s ay:

Ang paglipat ng CVC p-n, na inilarawan sa pamamagitan ng kaugnayan (2.62), ay ipinapakita sa Figure 2.17.

kanin. 2.17. Katangian ng kasalukuyang boltahe ng isang perpektong p-n junction

Tulad ng sumusunod mula sa kaugnayan (2.16) at Figure 2.17, ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng isang perpektong p-n junction ay may binibigkas na asymmetric form. Sa rehiyon ng mga direktang boltahe, ang kasalukuyang ng p-n junction ay diffusion at exponentially ay tumataas sa pagtaas ng inilapat na boltahe. Sa rehiyon ng mga negatibong boltahe, ang p-n junction current ay drift at hindi nakasalalay sa inilapat na boltahe.

5. Kapasidad p-n - junction.

Anumang sistema kung saan nagbabago ang singil ng kuryente Q kapag ang potensyal na pagbabago ng φ ay may kapasidad. Ang halaga ng kapasidad C ay tinutukoy ng ratio: .

Para sa p-n junction, dalawang uri ng mga singil ang maaaring makilala: ang singil sa rehiyon ng space charge ng mga ionized donor at acceptor Q B at ang singil ng mga injected carrier sa base mula sa emitter Q p . Sa iba't ibang mga bias sa p-n junction, ang isa o isa pang singil ay mangingibabaw kapag kinakalkula ang kapasidad. Kaugnay nito, para sa kapasidad ng p-n junction, ang barrier capacitance C B at diffusion capacitance C D ay nakikilala.

Barrier capacitance C B ay ang capacitance ng p-n junction sa reverse bias V G< 0, обусловленная изменением заряда ионизованных доноров в области пространственного заряда.

Ang halaga ng singil ng mga ionized na donor at acceptor Q B bawat unit area para sa isang asymmetric p-n junction ay:

Differentiating expression (2.65), nakuha namin ang:

Ito ay sumusunod mula sa equation (2.66) na ang barrier capacitance C B ay ang capacitance ng isang flat capacitor, ang distansya sa pagitan ng mga plate na kung saan ay katumbas ng lapad ng space charge region W. Dahil ang lapad ng SCR ay depende sa inilapat na boltahe V G, ang kapasidad ng hadlang ay nakasalalay din sa inilapat na boltahe. Ang mga numerical na pagtatantya ng barrier capacitance ay nagpapakita na ang halaga nito ay sampu o daan-daang picofarads.

Ang diffusion capacitance C D ay ang kapasidad ng isang p-n junction sa isang forward bias V G > 0, dahil sa pagbabago sa singil Q p ng mga injected carrier papunta sa base mula sa emitter Q p .

Ang dependence ng barrier capacitance C B sa inilapat na reverse voltage V G ay ginagamit para sa instrumental na pagpapatupad. Ang isang semiconductor diode na nagpapatupad ng pagtitiwala na ito ay tinatawag na varicap. Ang pinakamataas na halaga ng kapasidad ng varicap ay nasa zero boltahe V G . Habang tumataas ang reverse bias, bumababa ang capacitance ng varicap. Ang functional dependence ng varicap capacitance sa boltahe ay tinutukoy ng doping profile ng varicap base. Sa kaso ng unipormeng doping, ang kapasidad ay inversely proportional sa ugat ng inilapat na boltahe V G . Sa pamamagitan ng pagtatakda ng doping profile sa base ng varicap N D (x), ang isa ay maaaring makakuha ng iba't ibang dependences ng varicap capacitance sa boltahe C(V G) - linearly na bumababa, exponentially decreasing.

6. Semiconductor diodes: pag-uuri, mga tampok ng disenyo, mga simbolo at pagmamarka.

semiconductor diode- isang semiconductor device na may isang electrical junction at dalawang lead (electrodes). Hindi tulad ng iba pang mga uri ng diodes, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang semiconductor diode ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay pn-transisyon.

Kamusta mahal na mga mambabasa ng site. Ang site ay may isang seksyon na nakatuon sa mga baguhan na amateur sa radyo, ngunit sa ngayon ay wala pa akong talagang naisulat na kahit ano para sa mga baguhan na nagsasagawa ng kanilang mga unang hakbang sa mundo ng electronics. Pinupuno ko ang puwang na ito, at mula sa artikulong ito nagsisimula kaming pamilyar sa aparato at pagpapatakbo ng mga bahagi ng radyo (mga bahagi ng radyo).

Magsimula tayo sa mga aparatong semiconductor. Ngunit upang maunawaan kung paano gumagana ang isang diode, thyristor o transistor, dapat isa maunawaan kung ano semiconductor. Samakatuwid, pag-aaralan muna natin ang istraktura at mga katangian ng mga semiconductor sa antas ng molekular, at pagkatapos ay haharapin natin ang pagpapatakbo at disenyo ng mga bahagi ng radyo ng semiconductor.

Pangkalahatang konsepto.

Bakit eksakto semiconductor diode, transistor o thyristor? Dahil ang batayan ng mga bahaging ito ng radyo ay semiconductor Mga sangkap na may kakayahang magsagawa ng mga de-koryenteng kasalukuyang at pumipigil sa pagpasa nito.

Ito ay isang malaking grupo ng mga sangkap na ginagamit sa radio engineering (germanium, silicon, selenium, copper oxide), ngunit para sa paggawa ng mga semiconductor device, pangunahing ginagamit lamang nila Silicon(Si) at Germanium(Ge).

Ayon sa kanilang mga de-koryenteng katangian, ang mga semiconductor ay sumasakop sa isang gitnang lugar sa pagitan ng mga conductor at non-conductor ng electric current.

Mga katangian ng semiconductor.

Ang electrical conductivity ng conductors ay lubos na nakadepende sa ambient temperature.
Sa napaka mababa mga temperaturang malapit sa absolute zero (-273°C), semiconductors huwag isagawa electric current, at promosyon temperatura, ang kanilang paglaban sa kasalukuyang bumababa.

Kung itinuro mo ang semiconductor liwanag, pagkatapos ay ang electrical conductivity nito ay nagsisimulang tumaas. Gamit ang pag-aari na ito ng semiconductors, ay nilikha photovoltaic mga kagamitan. Ang mga semiconductor ay may kakayahang mag-convert ng liwanag na enerhiya sa electrical current, halimbawa, mga solar panel. At kapag ipinakilala sa semiconductors mga dumi ilang mga substance, ang kanilang electrical conductivity ay tumataas nang husto.

Ang istraktura ng mga semiconductor atoms.

Ang Germanium at silikon ay ang mga pangunahing materyales ng maraming mga aparatong semiconductor at mayroong apat valence electron.

Atom Alemanya ay binubuo ng 32 electron, at isang atom silikon out of 14. Ngunit lamang 28 mga electron ng germanium atom at 10 Ang mga electron ng silicon atom, na matatagpuan sa mga panloob na layer ng kanilang mga shell, ay mahigpit na hawak ng nuclei at hindi kailanman lumalabas mula sa kanila. Basta apat Ang mga valence electron ng mga atomo ng mga conductor na ito ay maaaring maging libre, at kahit na hindi palaging. At kung ang isang semiconductor atom ay nawalan ng hindi bababa sa isang elektron, kung gayon ito ay nagiging positibong ion.

Sa isang semiconductor, ang mga atom ay nakaayos sa isang mahigpit na pagkakasunud-sunod: ang bawat atom ay napapalibutan ng apat ang parehong mga atomo. Bukod dito, ang mga ito ay matatagpuan na malapit sa isa't isa na ang kanilang mga valence electron ay bumubuo ng mga solong orbit na dumadaan sa mga kalapit na atomo, at sa gayon ay nagbubuklod sa mga atomo sa isang solong buong sangkap.

Katawanin natin ang pagkakabit ng mga atomo sa isang semiconductor na kristal sa anyo ng isang flat diagram.
Sa diagram, ang mga pulang bola na may plus, ayon sa kaugalian, ay nagpapahiwatig nuclei ng mga atomo(positive ions), at ang mga asul na bola ay mga electron ng valence.

Dito makikita mo na sa paligid ng bawat atom ay matatagpuan apat eksakto ang parehong mga atomo, at bawat isa sa apat na ito ay may koneksyon sa apat na iba pang mga atomo, at iba pa. Ang bawat isa sa mga atom ay konektado sa bawat kalapit dalawa valence electron, at ang isang electron ay sarili nito, at ang isa ay hiniram mula sa isang kalapit na atom. Ang gayong bono ay tinatawag na dalawang-elektron na bono. covalent.

Sa turn, ang panlabas na layer ng electron shell ng bawat atom ay naglalaman walo mga electron: apat kanilang sarili, at mag-isa, hiniram sa apat kapitbahay mga atomo. Dito ay hindi na matukoy kung alin sa mga valence electron sa atom ang "pag-aari" at alin ang "banyaga", dahil naging karaniwan na sila. Sa gayong bigkis ng mga atomo sa buong masa ng isang germanium o silikon na kristal, maaari nating ipagpalagay na ang isang semiconductor na kristal ay isang malaki. molekula. Sa figure, ang mga kulay rosas at dilaw na bilog ay nagpapakita ng koneksyon sa pagitan ng mga panlabas na layer ng mga shell ng dalawang kalapit na mga atomo.

Semiconductor electrical conductivity.

Isaalang-alang ang isang pinasimple na pagguhit ng isang semiconductor na kristal, kung saan ang mga atom ay tinutukoy ng isang pulang bola na may plus, at ang mga interatomic na bono ay ipinapakita ng dalawang linya na sumasagisag sa mga valence electron.

Sa isang temperatura na malapit sa absolute zero, isang semiconductor hindi nagsasagawa kasalukuyang, dahil wala ito libreng elektron. Ngunit sa pagtaas ng temperatura, ang bono ng mga valence electron sa nuclei ng mga atomo humihina at ang ilan sa mga electron, dahil sa thermal motion, ay maaaring umalis sa kanilang mga atomo. Ang electron na tumatakas mula sa interatomic bond ay nagiging " libre", at kung saan siya dati, nabuo ang isang walang laman na lugar, na kung saan ay karaniwang tinatawag butas.

Paano mas mataas temperatura ng semiconductor, ang higit pa ito ay nagiging mga libreng electron at butas. Bilang isang resulta, lumalabas na ang pagbuo ng isang "butas" ay nauugnay sa pag-alis ng isang valence electron mula sa shell ng isang atom, at ang butas mismo ay nagiging positibo electric charge katumbas ng negatibo singil ng isang elektron.

Ngayon tingnan natin ang figure, na nagpapakita ng eskematiko ang kababalaghan ng paglitaw ng kasalukuyang sa isang semiconductor.

Kung nag-aplay ka ng ilang boltahe sa semiconductor, ang "+" at "-" na mga contact, pagkatapos ay isang kasalukuyang lilitaw dito.
Dahil sa thermal phenomena, sa isang semiconductor na kristal mula sa interatomic bond ay magsisimula pakawalan ilang bilang ng mga electron (mga asul na bola na may mga arrow). Naaakit ang mga electron positibo poste ng boltahe pinagmulan ay magiging gumalaw patungo sa kanya, umalis butas, na pupunan ng iba naglabas ng mga electron. Iyon ay, sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na electric field, ang mga carrier ng singil ay nakakakuha ng isang tiyak na bilis ng direksyon ng paggalaw at sa gayon ay lumikha kuryente.

Halimbawa: ang pinalayang electron na pinakamalapit sa positibong poste ng pinagmumulan ng boltahe naaakit poste na ito. Sinisira ang interatomic bond at iniwan ito, ang electron dahon pagkatapos ng sarili ko butas. Isa pang pinalayang elektron, na matatagpuan sa ilan pagtanggal mula sa positibong poste, din naaakit poste at gumagalaw patungo sa kanya, ngunit nagkakilala isang butas sa landas nito, ay naaakit dito core atom, na nagpapanumbalik ng interatomic bond.

Ang resulta bago butas pagkatapos ng pangalawang elektron, pumupuno ang ikatlong inilabas na elektron, na matatagpuan sa tabi ng butas na ito (Figure No. 1). Sa turn nito butas, na pinakamalapit sa negatibo poste, napuno ng iba naglabas ng mga electron(Larawan Blg. 2). Kaya, ang isang electric kasalukuyang arises sa semiconductor.

Hangga't gumagana ang semiconductor electric field, itong proseso tuloy-tuloy: nasira ang mga interatomic bond - lumilitaw ang mga libreng electron - nabuo ang mga butas. Ang mga butas ay napuno ng mga inilabas na electron - ang mga interatomic na bono ay naibalik, habang ang iba pang mga interatomic na bono ay nasira, kung saan ang mga electron ay umalis at punan ang mga sumusunod na butas (Figure No. 2-4).

Mula dito napagpasyahan namin: ang mga electron ay lumipat mula sa negatibong poste ng pinagmumulan ng boltahe patungo sa positibo, at ang mga butas ay lumipat mula sa positibong poste patungo sa negatibo.

Electron-hole conductivity.

Sa isang "purong" semiconductor crystal, ang numero pinakawalan ang mga electron sa ngayon ay katumbas ng bilang umuusbong sa kasong ito, may mga butas, kaya ang electrical conductivity ng naturang semiconductor maliit, dahil nagbibigay ito ng electric current malaki paglaban, at ang electrical conductivity na ito ay tinatawag sariling.

Ngunit kung idagdag natin sa semiconductor sa anyo mga dumi isang tiyak na bilang ng mga atom ng iba pang mga elemento, kung gayon ang de-koryenteng kondaktibiti nito ay tataas nang malaki, at depende sa mga istruktura atoms ng mga elemento ng impurity, ang electrical conductivity ng semiconductor ay magiging elektroniko o butas-butas.

elektronikong kondaktibiti.

Ipagpalagay, sa isang semiconductor crystal, kung saan ang mga atom ay mayroong apat na valence electron, pinalitan natin ang isang atom ng isang atom kung saan lima mga electron ng valence. Ang atom na ito apat ang mga electron ay magbubuklod sa apat na kalapit na atomo ng semiconductor, at panglima mananatili ang valence electron kalabisan' ibig sabihin libre. At kaysa sa higit pa higit pa ay magiging mga libreng electron, na nangangahulugan na ang naturang semiconductor ay lalapit sa isang metal sa mga katangian nito, at upang ang isang electric current ay dumaan dito, ito hindi kailangang sirain ang mga interatomic bond.

Ang mga semiconductor na may ganitong mga katangian ay tinatawag na semiconductors na may conductivity ng uri " n", o mga semiconductor n-uri. Dito ang Latin na titik n ay nagmula sa salitang "negatibo" (negatibo) - ibig sabihin, "negatibo". Ito ay sumusunod na sa isang semiconductor n-uri pangunahing ang mga tagadala ng bayad ay - mga electron, at hindi ang mga pangunahing - mga butas.

pagpapadaloy ng butas.

Kunin natin ang parehong kristal, ngunit ngayon ay papalitan natin ang atom nito ng isang atom kung saan lamang tatlo libreng elektron. Sa tatlong electron nito, magbubuklod lamang ito sa tatlo kalapit na mga atomo, at upang makipag-ugnayan sa ikaapat na atomo, hindi siya magkakaroon ng sapat isa elektron. Bilang isang resulta, ito ay bumubuo butas. Naturally, ito ay mapupuno ng anumang iba pang libreng elektron sa malapit, ngunit, sa anumang kaso, walang ganoong semiconductor sa kristal. sunggaban mga electron upang punan ang mga butas. At kaysa sa higit pa magkakaroon ng gayong mga atomo sa kristal, kaya higit pa magkakaroon ng mga butas.

Upang ang mga libreng electron ay mailabas at lumipat sa naturang semiconductor, Ang mga valence bond sa pagitan ng mga atom ay dapat sirain. Ngunit ang mga electron ay hindi pa rin sapat, dahil ang bilang ng mga butas ay palaging magiging higit pa bilang ng mga electron sa anumang oras.

Ang mga nasabing semiconductor ay tinatawag na semiconductors na may butas-butas conductivity o conductors p-uri, na sa Latin na "positibo" ay nangangahulugang "positibo". Kaya, ang kababalaghan ng electric current sa isang p-type na semiconductor crystal ay sinamahan ng isang tuluy-tuloy paglitaw at pagkawala Ang mga positibong singil ay mga butas. At nangangahulugan ito na sa isang semiconductor p-uri pangunahing charge carrier ay butas, at hindi basic - mga electron.

Ngayon na mayroon kang ilang pag-unawa sa mga phenomena na nagaganap sa semiconductors, hindi magiging mahirap para sa iyo na maunawaan ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga bahagi ng radyo ng semiconductor.

Itigil natin ito, at sa isasaalang-alang natin ang aparato, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng diode, susuriin natin ang kasalukuyang boltahe na katangian nito at mga switching circuit.
Good luck!

Pinagmulan:

1 . Borisov V.G. - Isang batang amateur sa radyo. 1985
2 . Website academic.ru: http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/45172.

Ano ang mga tampok nito? Ano ang physics ng semiconductor? Paano sila binuo? Ano ang semiconductor conductivity? Anong mga pisikal na katangian ang mayroon sila?

Ano ang semiconductor?

Ito ay tumutukoy sa mga mala-kristal na materyales na hindi nagsasagawa ng kuryente tulad ng mga metal. Ngunit gayon pa man, ang tagapagpahiwatig na ito ay mas mahusay kaysa sa mga insulator. Ang ganitong mga katangian ay dahil sa bilang ng mga mobile carrier. Sa pangkalahatan, mayroong isang malakas na attachment sa mga core. Ngunit kapag ang ilang mga atomo ay ipinakilala sa konduktor, halimbawa, antimony, na may labis na mga electron, ang sitwasyong ito ay itatama. Kapag gumagamit ng indium, ang mga elemento na may positibong singil ay nakuha. Ang lahat ng mga pag-aari na ito ay malawakang ginagamit sa mga transistor - mga espesyal na aparato na maaaring palakasin, harangan o ipasa ang kasalukuyang sa isang direksyon lamang. Kung isasaalang-alang namin ang isang elemento ng uri ng NPN, maaari naming tandaan ang isang makabuluhang papel na nagpapalaki, na lalong mahalaga kapag nagpapadala ng mga mahinang signal.

Mga tampok ng disenyo na taglay ng mga de-koryenteng semiconductor

Ang mga konduktor ay may maraming libreng elektron. Ang mga insulator ay halos hindi nagtataglay ng mga ito. Ang mga semiconductor, sa kabilang banda, ay naglalaman ng isang tiyak na halaga ng mga libreng electron at gaps na may positibong singil, na handang tumanggap ng mga inilabas na particle. At higit sa lahat, lahat sila ay nagsasagawa.Ang uri ng NPN transistor na tinalakay kanina ay hindi lamang ang posibleng elemento ng semiconductor. Kaya, mayroon ding mga transistor ng PNP, pati na rin ang mga diode.

Kung pinag-uusapan natin ang huli, kung gayon ito ay isang elemento na maaaring magpadala ng mga signal sa isang direksyon lamang. Ang isang diode ay maaari ding gawing direktang kasalukuyang ang alternating current. Ano ang mekanismo ng naturang pagbabago? At bakit sa isang direksyon lang ito gumagalaw? Depende sa kung saan nagmumula ang kasalukuyang, ang mga electron at gaps ay maaaring mag-diverge o pumunta sa isa't isa. Sa unang kaso, dahil sa pagtaas ng distansya, ang supply ay nagambala, at samakatuwid ang paglipat ng mga negatibong boltahe na carrier ay isinasagawa lamang sa isang direksyon, iyon ay, ang conductivity ng semiconductors ay isang panig. Pagkatapos ng lahat, ang kasalukuyang ay maaaring maipadala lamang kung ang mga nasasakupang particle ay malapit. At ito ay posible lamang kapag ang kasalukuyang ay inilapat mula sa isang gilid. Ang mga uri ng semiconductor ay umiiral at kasalukuyang ginagamit.

Istraktura ng banda

Ang mga elektrikal at optical na katangian ng mga konduktor ay nauugnay sa katotohanan na, kapag ang mga antas ng enerhiya ay napuno ng mga electron, sila ay pinaghihiwalay mula sa mga posibleng estado sa pamamagitan ng isang banda gap. Ano ang kanyang mga tampok? Ang katotohanan ay walang mga antas ng enerhiya sa banda gap. Sa tulong ng mga impurities at mga depekto sa istruktura, maaari itong mabago. Ang pinakamataas na ganap na napuno na banda ay tinatawag na valence band. Pagkatapos ay sumusunod sa pinapayagan, ngunit walang laman. Ito ay tinatawag na conduction band. Ang pisika ng semiconductor ay isang medyo kawili-wiling paksa, at sa loob ng balangkas ng artikulo ito ay mahusay na sakop.

Estado ng elektron

Para dito, ginagamit ang mga konsepto tulad ng bilang ng pinapayagang zone at quasi-momentum. Ang istraktura ng una ay tinutukoy ng batas ng pagpapakalat. Sinabi niya na ito ay apektado ng pag-asa ng enerhiya sa quasi-momentum. Kaya, kung ang valence band ay ganap na napuno ng mga electron (na nagdadala ng singil sa semiconductors), pagkatapos ay sinasabi nila na walang mga elementarya na paggulo dito. Kung sa ilang kadahilanan ay walang butil, nangangahulugan ito na ang isang positibong sisingilin na quasiparticle ay lumitaw dito - isang puwang o isang butas. Ang mga ito ay mga tagadala ng singil sa mga semiconductor sa valence band.

Mga degenerate zone

Ang valence band sa isang tipikal na konduktor ay anim na beses na bumagsak. Ito ay hindi isinasaalang-alang ang interaksyon ng spin-orbit at kapag ang quasi-momentum ay zero. Maaari itong hatiin sa ilalim ng parehong kondisyon sa doble at quadruple degenerate band. Ang distansya ng enerhiya sa pagitan nila ay tinatawag na spin-orbit splitting energy.

Mga impurities at depekto sa semiconductors

Maaaring sila ay electrically inactive o active. Ang paggamit ng nauna ay ginagawang posible na makakuha ng positibo o negatibong singil sa mga semiconductor, na maaaring mabayaran ng hitsura ng isang butas sa valence band o isang electron sa conductive band. Ang mga hindi aktibong impurities ay neutral at mayroon silang kaunting epekto sa mga elektronikong katangian. Bukod dito, kadalasang mahalaga kung anong valency ang mayroon ang mga atomo na bahagi sa proseso ng paglilipat ng singil, at ang istraktura

Depende sa uri at dami ng mga dumi, ang ratio sa pagitan ng bilang ng mga butas at mga electron ay maaari ding magbago. Samakatuwid, ang mga materyales ng semiconductor ay dapat palaging maingat na napili upang makuha ang nais na resulta. Ito ay nauuna sa isang makabuluhang bilang ng mga kalkulasyon, at kasunod na mga eksperimento. Ang mga particle na tinutukoy ng karamihan bilang mga carrier ng singil sa karamihan ay hindi pangunahin.

Ang dosed na pagpapakilala ng mga impurities sa semiconductors ay ginagawang posible na makakuha ng mga device na may mga kinakailangang katangian. Ang mga depekto sa semiconductors ay maaari ding nasa isang hindi aktibo o aktibong estado ng kuryente. Ang dislokasyon, interstitial atom, at bakante ay mahalaga dito. Iba ang reaksyon ng mga liquid at non-crystalline conductor sa mga impurities kaysa sa mga crystalline. Ang kawalan ng isang matibay na istraktura sa huli ay nagreresulta sa katotohanan na ang displaced atom ay tumatanggap ng ibang valency. Ito ay magiging iba sa isa kung saan siya sa una ay nababad ang kanyang mga ugnayan. Ito ay nagiging hindi kapaki-pakinabang para sa isang atom na magbigay o magdagdag ng isang elektron. Sa kasong ito, ito ay nagiging hindi aktibo, at samakatuwid ang doped semiconductors ay may mataas na pagkakataon ng pagkabigo. Ito ay humahantong sa katotohanan na imposibleng baguhin ang uri ng kondaktibiti sa tulong ng doping at lumikha, halimbawa, isang p-n junction.

Maaaring baguhin ng ilang amorphous semiconductors ang kanilang mga elektronikong katangian sa ilalim ng impluwensya ng doping. Ngunit ito ay nalalapat sa kanila sa isang mas maliit na lawak kaysa sa mga mala-kristal. Ang sensitivity ng mga amorphous na elemento sa doping ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng pagproseso. Sa huli, nais kong tandaan na, salamat sa mahaba at pagsusumikap, ang mga doped semiconductors ay kinakatawan pa rin ng isang bilang ng mga resulta na may magagandang katangian.

Mga istatistika ng elektron sa isang semiconductor

Kapag ito ay umiiral, ang bilang ng mga butas at mga electron ay tinutukoy lamang ng temperatura, ang mga parameter ng istraktura ng banda, at ang konsentrasyon ng mga electrically active na impurities. Kapag kinakalkula ang ratio, ipinapalagay na ang ilan sa mga particle ay nasa conduction band (sa antas ng acceptor o donor). Isinasaalang-alang din nito ang katotohanan na ang isang bahagi ay maaaring umalis sa teritoryo ng valence, at ang mga puwang ay nabuo doon.

Electrical conductivity

Sa semiconductors, bilang karagdagan sa mga electron, ang mga ion ay maaari ding kumilos bilang mga tagadala ng singil. Ngunit ang kanilang electrical conductivity sa karamihan ng mga kaso ay bale-wala. Bilang isang pagbubukod, ang mga ionic superconductor lamang ang maaaring banggitin. Mayroong tatlong pangunahing mekanismo ng paglipat ng elektron sa mga semiconductor:

Pangunahing sona. Sa kasong ito, gumagalaw ang electron dahil sa pagbabago sa enerhiya nito sa loob ng parehong pinapayagang teritoryo.
Hopping transfer sa mga localized na estado.
Polaron.

nakakatuwa

Ang isang butas at isang elektron ay maaaring bumuo ng isang nakatali na estado. Ito ay tinatawag na Wannier-Mott exciton. Sa kasong ito, na tumutugma sa gilid ng pagsipsip, ay bumababa sa laki ng bono. Sa sapat na enerhiya, isang malaking halaga ng mga exciton ang maaaring mabuo sa mga semiconductor. Habang tumataas ang kanilang konsentrasyon, nangyayari ang condensation, at nabuo ang isang electron-hole liquid.

ibabaw ng semiconductor

Ang mga salitang ito ay tumutukoy sa ilang mga atomic na layer na matatagpuan malapit sa gilid ng device. Iba ang mga katangian ng ibabaw sa mga katangian ng maramihan. Ang pagkakaroon ng mga layer na ito ay sumisira sa translational symmetry ng kristal. Ito ay humahantong sa tinatawag na surface states at polaritons. Ang pagbuo ng tema ng huli, dapat ding ipaalam sa isa ang tungkol sa spin at vibrational waves. Dahil sa aktibidad ng kemikal nito, ang ibabaw ay natatakpan ng isang mikroskopiko na layer ng mga dayuhang molekula o mga atomo na na-adsorbed mula sa kapaligiran. Tinutukoy nila ang mga katangian ng ilang mga atomic na layer. Sa kabutihang palad, ang paglikha ng ultra-high vacuum na teknolohiya, kung saan nilikha ang mga elemento ng semiconductor, ay ginagawang posible na makakuha at mapanatili ang isang malinis na ibabaw sa loob ng maraming oras, na may positibong epekto sa kalidad ng mga resultang produkto.

Semiconductor. Nakakaapekto ang temperatura sa paglaban

Kapag tumaas ang temperatura ng mga metal, tumataas din ang resistensya nito. Sa mga semiconductor, ang kabaligtaran ay totoo - sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang parameter na ito ay bababa para sa kanila. Ang punto dito ay ang electrical conductivity ng anumang materyal (at ang katangiang ito ay inversely proportional sa resistensya) ay depende sa kasalukuyang singil ng mga carrier, sa bilis ng kanilang paggalaw sa isang electric field at sa kanilang numero sa isang unit volume ng ang materyal.

Sa mga elemento ng semiconductor, na may pagtaas ng temperatura, ang konsentrasyon ng mga particle ay tumataas, dahil dito, tumataas ang thermal conductivity, at bumababa ang paglaban. Maaari mong suriin ito kung mayroon kang isang simpleng hanay ng isang batang pisiko at ang kinakailangang materyal - silikon o germanium, maaari ka ring kumuha ng semiconductor na ginawa mula sa kanila. Ang pagtaas ng temperatura ay magbabawas sa kanilang paglaban. Upang matiyak ito, kailangan mong mag-stock ng mga instrumento sa pagsukat na magbibigay-daan sa iyong makita ang lahat ng mga pagbabago. Ito ay nasa pangkalahatang kaso. Tingnan natin ang ilang pribadong opsyon.

Paglaban at electrostatic ionization

Ito ay dahil sa pag-tunnel ng mga electron na dumadaan sa isang napakakitid na hadlang na nagbibigay ng humigit-kumulang isang daan ng isang micrometer. Ito ay matatagpuan sa pagitan ng mga gilid ng mga zone ng enerhiya. Ang hitsura nito ay posible lamang kapag ang mga banda ng enerhiya ay nakatagilid, na nangyayari lamang sa ilalim ng impluwensya ng isang malakas na electric field. Kapag naganap ang tunneling (na isang quantum mechanical effect), ang mga electron ay dumaan sa isang makitid na potensyal na hadlang, at ang kanilang enerhiya ay hindi nagbabago. Nangangahulugan ito ng pagtaas sa konsentrasyon ng mga carrier ng singil, at sa parehong banda: parehong pagpapadaloy at valence. Kung ang proseso ng electrostatic ionization ay binuo, pagkatapos ay isang tunneling breakdown ng semiconductor ay maaaring mangyari. Sa prosesong ito, magbabago ang paglaban ng mga semiconductor. Ito ay nababaligtad, at sa sandaling patayin ang electric field, ang lahat ng mga proseso ay maibabalik.

Paglaban at epekto ng ionization

Sa kasong ito, ang mga butas at mga electron ay pinabilis habang ipinapasa nila ang ibig sabihin ng libreng landas sa ilalim ng impluwensya ng isang malakas na electric field sa mga halaga na nag-aambag sa ionization ng mga atomo at ang pagkasira ng isa sa mga covalent bond (ang pangunahing atom o karumihan. ). Ang epekto ng ionization ay nangyayari tulad ng isang avalanche, at ang mga carrier ng singil ay dumarami dito tulad ng isang avalanche. Sa kasong ito, ang mga bagong nilikha na butas at mga electron ay pinabilis ng isang electric current. Ang halaga ng kasalukuyang sa huling resulta ay pinarami ng koepisyent ng ionization ng epekto, na katumbas ng bilang ng mga pares ng electron-hole na nabuo ng carrier ng singil sa isang seksyon ng landas. Ang pagbuo ng prosesong ito sa huli ay humahantong sa isang avalanche breakdown ng semiconductor. Ang paglaban ng mga semiconductor ay nagbabago din, ngunit, tulad ng sa kaso ng pagkasira ng tunnel, ito ay nababaligtad.

Ang paggamit ng semiconductor sa pagsasanay

Ang espesyal na kahalagahan ng mga elementong ito ay dapat tandaan sa mga teknolohiya ng computer. Kami ay halos walang alinlangan na hindi ka magiging interesado sa tanong kung ano ang mga semiconductors, kung hindi para sa pagnanais na independiyenteng mag-ipon ng isang bagay gamit ang mga ito. Imposibleng isipin ang pagpapatakbo ng mga modernong refrigerator, telebisyon, monitor ng computer na walang semiconductor. Huwag gawin nang wala ang mga ito at advanced na automotive development. Ginagamit din ang mga ito sa teknolohiya ng aviation at space. Naiintindihan mo ba kung ano ang semiconductors, gaano kahalaga ang mga ito? Siyempre, hindi masasabing ito lamang ang hindi maaaring palitan na mga elemento para sa ating sibilisasyon, ngunit hindi rin ito dapat maliitin.

Ang paggamit ng mga semiconductor sa pagsasanay ay dahil din sa isang bilang ng mga kadahilanan, kabilang ang malawakang paggamit ng mga materyales kung saan sila ginawa, at ang kadalian ng pagproseso at pagkuha ng nais na resulta, at iba pang mga teknikal na tampok dahil sa kung saan ang pagpili ng mga siyentipiko na bumuo ng mga elektronikong kagamitan ay nanirahan sa kanila.

Konklusyon

Sinuri namin nang detalyado kung ano ang mga semiconductors, kung paano gumagana ang mga ito. Ang kanilang paglaban ay batay sa kumplikadong pisikal at kemikal na mga proseso. At maaari naming ipaalam sa iyo na ang mga katotohanang inilarawan sa artikulo ay hindi lubos na mauunawaan kung ano ang mga semiconductor, sa simpleng dahilan na kahit na ang agham ay hindi pinag-aralan ang mga tampok ng kanilang trabaho hanggang sa wakas. Ngunit alam namin ang kanilang mga pangunahing katangian at katangian, na nagpapahintulot sa amin na ilapat ang mga ito sa pagsasanay. Samakatuwid, maaari kang maghanap ng mga materyales sa semiconductor at mag-eksperimento sa kanila sa iyong sarili, maging maingat. Sino ang nakakaalam, marahil isang mahusay na explorer ang nakatulog sa iyo?!

Ang mga pisikal na katangian ng mga solido, at pangunahin ang kanilang mga electrical properties, ay tinutukoy hindi sa kung paano nabuo ang mga zone, ngunit sa pamamagitan ng kung paano sila napuno. Mula sa puntong ito ng view, ang lahat ng mala-kristal na katawan ay maaaring nahahati sa dalawang magkaibang grupo. Ang lahat ng mga katawan na kasama sa unang pangkat ay mga konduktor. Ang pangalawang pangkat ng mga solid ay pinagsasama ang mga semiconductor at dielectrics. Kasama sa pangalawang pangkat ang mga katawan kung saan ang mga ganap na walang laman na mga zone ay matatagpuan sa itaas ng mga ganap na napuno na mga zone. Kasama rin sa grupong ito ang mga kristal na may istraktura ng brilyante: silikon, germanium, kulay abong lata, brilyante mismo; at maraming mga kemikal na compound - metal oxides, carbide, metal nitride, corundum.

Ang mga semiconductor ay nahahati sa intrinsic (puro) at extrinsic (doped). Ang mga semiconductor na may mataas na antas ng kadalisayan ay tinatawag na intrinsic. Sa kasong ito, ang mga katangian ng buong kristal ay tinutukoy lamang ng mga katangian ng mga intrinsic atoms ng elemento ng semiconductor. Ang hitsura ng pagsasagawa ng mga katangian sa isang semiconductor ay maaaring dahil sa isang pagtaas sa temperatura, iba pang mga panlabas na impluwensya (light irradiation, pambobomba ng mabilis na mga electron). Mahalaga lamang na ang panlabas na pagkilos ay nagdudulot ng paglipat ng mga electron mula sa valence band patungo sa conduction band o ang mga kundisyon ay nilikha para sa pagbuo ng mga libreng carrier ng singil sa karamihan ng semiconductor. Ang intrinsic conductivity na may mahigpit na pagkakapantay-pantay ng mga konsentrasyon ng carrier ng iba't ibang mga palatandaan ay maisasakatuparan lamang sa mga superpure ideal na kristal na semiconductor. Sa tunay na mga kondisyon, palagi kaming nakikitungo sa mga kristal na nahawahan sa isang antas o iba pa ng iba't ibang mga impurities. Higit pa rito, ito ay ang impurity semiconductors na ang pinakamalaking interes sa teknolohiya ng semiconductor. Ang impurity semiconductors, depende sa uri ng ipinakilala na karumihan, ay nahahati sa donor (electronic) at acceptor (hole). Ang pagbuo ng mga butas sa valence band ay nangangahulugan ng hitsura ng butas na pagpapadaloy sa kristal. Dahil sa ganitong uri ng conductivity, ang mga semiconductor mismo ay tinatawag na hole semiconductors o p-type semiconductors. Ang mga impurities na ipinasok sa isang semiconductor upang makuha ang mga electron mula sa valence band ay tinatawag na mga acceptor, kaya naman ang mga antas ng enerhiya ng mga impurities na ito ay tinatawag na acceptor level, at ang mga semiconductor mismo na may ganitong mga impurities ay tinatawag na acceptor semiconductors.

Ang photoconductivity ay isang non-equilibrium na proseso sa mga semiconductor, na binubuo sa hitsura o pagbabago sa conductive properties ng isang semiconductor sa ilalim ng impluwensya ng anumang radiation (infrared, visible o ultraviolet). Bilang isang patakaran, ang pag-iilaw ng isang semiconductor na may liwanag ay sinamahan ng isang pagtaas sa electrical conductivity nito. Ang isang pagtaas sa kondaktibiti ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtaas sa konsentrasyon ng mga libreng carrier (ang kadaliang mapakilos ng mga di-equilibrium carrier ay halos hindi naiiba sa kadaliang mapakilos ng mga equilibrium). Ang pagbuo ng labis na mga mobile carrier kapag nalantad sa liwanag ay posible para sa sumusunod na tatlong pangunahing dahilan:

light quanta, nakikipag-ugnayan sa mga electron na matatagpuan sa mga antas ng donor ng karumihan, at binibigyan sila ng kanilang enerhiya, ilipat ang mga ito sa banda ng pagpapadaloy, at sa gayon ay tumataas ang konsentrasyon ng mga electron ng pagpapadaloy;
light quanta excite electron na matatagpuan sa valence band at ilipat ang mga ito sa mga antas ng acceptor, sa gayon ay lumilikha ng mga libreng butas sa valence band at tumataas ang hole conductivity ng semiconductor;
Ang light quanta transfer electron mula sa valence band nang direkta sa conduction band, sa gayon ay lumilikha ng parehong mga mobile hole at libreng electron sa parehong oras.

Sa kasalukuyan, ang mga semiconductor device ay ginagamit sa halos lahat ng mga lugar ng electronics at radio engineering. Gayunpaman, sa kabila ng matinding pagkakaiba-iba ng mga device na ito, kadalasan ay nakabatay ang mga ito sa pagpapatakbo ng isang kumbensyonal na p-n junction o isang sistema ng ilang p-n junction. Ang isang semiconductor diode ay naglalaman lamang ng isang p-n junction, sa bawat isa sa mga rehiyon kung saan ang mga metal input ay konektado gamit ang ohmic contact. Ang mga semiconductor diode ay pangunahing ginagamit upang maitama ang alternating current.

Hindi tulad ng semiconductor diodes, ang mga transistor ay mga semiconductor system na binubuo ng tatlong rehiyon na pinaghihiwalay ng dalawang p-n junctions. Ang bawat lugar ay may sariling output. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga vacuum triodes, ang mga transistor ay madalas na tinatawag na semiconductor triodes. At sa mga tuntunin ng layunin, ang mga transistor ay katulad ng mga vacuum triodes: ang pangunahing lugar ng kanilang paggamit ay ang pagpapalakas ng mga de-koryenteng signal sa boltahe at kapangyarihan. Upang makakuha ng mga transistor sa isang semiconductor na single-crystal plate na may isang tiyak na uri ng conductivity, sa dalawang magkasalungat na mukha nito, ang isang impurity ay pinagsama o diffusely penetrated, na nagbibigay ng conductivity ng kabaligtaran na uri sa malapit sa ibabaw na mga rehiyon. Maaari kang lumikha ng isang transistor bilang isang p-n-p-type at n-p-n-type. Walang pangunahing pagkakaiba sa pagitan nila. Ito ay lamang na ang mga butas ay gumaganap ng pangunahing papel sa p-n-p-type transistors, at mga electron sa n-p-n-type transistors.

Mabilis na sumabog ang mga semiconductor sa agham at teknolohiya. Napakalaking pagtitipid sa pagkonsumo ng kuryente, kamangha-manghang compactness ng kagamitan dahil sa hindi pangkaraniwang mataas na densidad ng pag-iimpake ng mga elemento sa mga circuit, ang mataas na pagiging maaasahan ay nagbigay-daan sa mga semiconductor na manalo ng nangungunang posisyon sa electronics, radio engineering at science. Ang pananaliksik sa kalawakan, kung saan ang mga kinakailangan para sa laki, timbang at pagkonsumo ng enerhiya ay napakahalaga, ay kasalukuyang hindi maiisip nang walang mga aparatong semiconductor, na, sa pamamagitan ng paraan, ay tumatanggap ng enerhiya sa autonomous na paglipad ng aparato mula sa mga solar na baterya na tumatakbo sa mga elemento ng semiconductor. Ang mga nakakagulat na prospect sa pag-unlad ng teknolohiya ng semiconductor ay binuksan ng microelectronics. Gayunpaman, ang mga posibilidad ng semiconductors ay malayo sa pagkaubos, at naghihintay sila para sa kanilang mga bagong mananaliksik.

Mga aplikasyon ng semiconductor

Ang isang semiconductor diode ay naglalaman lamang ng isang p-n junction, sa bawat isa sa mga rehiyon kung saan ang mga metal input ay konektado gamit ang ohmic contact.

rectifier diodes. Ang mga semiconductor diode ay pangunahing ginagamit upang maitama ang alternating current. Ang pinakasimpleng pamamaraan para sa paggamit ng isang semiconductor diode bilang isang rectifying elemento ay ipinapakita sa Figure 1. Ang isang alternating boltahe source i-, diode D at isang load resistor Rn ay konektado sa serye. Ang direksyon ng daloy ng diode ay ipinahiwatig ng isang arrow (mula sa anode hanggang sa katod).

Hayaang magbago ang boltahe sa mga terminal ng pinagmulan ayon sa sinusoidal na batas (Larawan 2, a). Sa panahon ng positibong kalahating ikot, kapag ang "+" ay inilapat sa anode ng diode, at "-" sa cathode, ang diode ay lumiliko sa pasulong na direksyon at ang kasalukuyang dumadaloy dito. Sa kasong ito, ang agarang halaga ng kasalukuyang I ay tinutukoy ng agarang halaga ng boltahe at sa mga terminal ng pinagmulan at ang paglaban ng pagkarga (ang paglaban ng diode sa pasulong na direksyon ay maliit at maaaring mapabayaan). Sa panahon ng negatibong kalahating ikot, walang kasalukuyang dumadaloy sa diode. Kaya, ang isang pulsating kasalukuyang dumadaloy sa circuit, ang graph kung saan ay ipinapakita sa Figure 2, b. Ang parehong pulsating ay ang boltahe un sa load resistor. Dahil u=iR, inuulit ng pagbabago sa boltahe u ang kurso ng pagbabago sa kasalukuyang i. Ang polarity ng boltahe na nilikha sa paglaban ng pagkarga ay palaging pareho, at ito ay tinutukoy alinsunod sa direksyon ng ipinadala na kasalukuyang: sa dulo ng paglaban na nakaharap sa katod, magkakaroon ng "+", at sa kabaligtaran tapusin ang "-".

Ang itinuturing na pamamaraan ng pagwawasto ay isang kalahating alon. Upang mabawasan ang ripple ng rectified boltahe, ginagamit ang mga smoothing filter. Ang pinakasimpleng paraan ng smoothing ay ang pagkonekta ng isang capacitor C na kahanay sa load resistor (ipinapakita sa tuldok na linya sa Figure 1). Sa panahon ng positibong kalahating ikot, bahagi ng kasalukuyang ipinasa ng diode ang napupunta upang singilin ang kapasitor. Sa panahon ng negatibong kalahating ikot, kapag ang diode ay naka-lock, ang kapasitor ay pinalabas sa pamamagitan ng Rp, na lumilikha ng isang kasalukuyang sa loob nito sa parehong direksyon. Dahil dito, ang boltahe na ripple sa buong risistor ng pag-load ay higit na pinadulas.