Diferite tipuri de semiconductori conduc producția unei game largi de aplicații, de la gadgeturi de bază până la cele mai avansate sisteme de comunicații. Înțelegerea funcțiilor lor ne permite să alegem componentele potrivite pentru orice tip de proiect sau aplicație.
Dar ce este exact un dispozitiv semiconductor? În acest articol, nu vom explica doar ce este, dar vom trece și prin cele șase tipuri principale și vom evidenția utilizările respective cu exemple.
Acest lucru vă va oferi o imagine de ansamblu asupra modului în care aceste componente alimentează tehnologia actuală și vă va ajuta să alegeți pe cele mai potrivite proiectelor dumneavoastră.
Citiți mai departe!
Ce sunt dispozitivele semiconductoare?
Dispozitivele semiconductoare sunt componente electronice realizate din materiale care au o conductivitate electrică intermediară între cea a unui conductor (cum ar fi cuprul) și a unui izolator (cum ar fi sticla).
Aceste dispozitive controlează fluxul de curent electric profitând de proprietățile unice ale semiconductorilor, cum ar fi siliciul sau germaniul.
Ele sunt esențiale pentru electronica modernă, permițând amplificarea, comutarea și conversia energiei în circuite.
Pe scurt, dispozitivele semiconductoare sunt piese electronice care folosesc semiconductori.
Ce sunt semiconductorii?
Semiconductorii sunt materiale cu o conductivitate electrică intermediară între conductori și izolatori. Această proprietate unică le permite să controleze curentul electric într-un mod în care nici conductorii, nici izolatorii nu pot.
Într-un dispozitiv semiconductor, micile ajustări ale tensiunii sau curentului pot provoca modificări semnificative în comportamentul dispozitivului, făcându-le ideale pentru comutare, amplificare a semnalului și controlul puterii în sistemele electronice. Aceste dispozitive sunt esențiale pentru orice, de la gestionarea energiei în aparatele de uz casnic până la procesarea complexă a datelor în computere și smartphone-uri.
Capacitatea materialelor semiconductoare de a conduce electricitatea este adesea modificată prin adăugarea de impurități, un proces numit dopaj, care creează regiuni în material cu proprietăți electrice diferite.
Aceste regiuni permit dispozitivelor semiconductoare precum diodele și tranzistoarele să regleze curentul, făcându-le cruciale în electronica modernă.
6 Tipuri de semiconductori și aplicațiile lor
- Dispozitive discrete
Dispozitivele semiconductoare discrete sunt componente electronice individuale cu o singură funcție. Acestea sunt elemente fundamentale ale sistemelor electronice, care efectuează operațiuni esențiale, cum ar fi comutarea, amplificarea și rectificarea. Unele dintre cele mai comune dispozitive discrete includ:
- Diode
- tranzistor
- tiristoare
- Forme
Să aflăm mai multe despre fiecare dintre aceste componente:
- Diode
Diodele sunt supape electronice unidirecționale care permit curentului să circule într-o singură direcție. Aplicația lor cea mai comună este rectificarea, adică conversia curentului alternativ (AC) în curent continuu (DC). Sunt utilizate în surse de alimentare, încărcătoare de baterii și demodularea semnalului.- Exemplu: Într-un circuit de alimentare, diodele previn curenții inversi, protejând componentele sensibile de deteriorare.
- tranzistor
Tranzistoare sunt esențiale pentru amplificarea și comutarea semnalelor electronice. Există două tipuri principale: tranzistor cu joncțiune bipolară (BJT) și tranzistor cu efect de câmp (FET). BJT-urile sunt adesea folosite pentru amplificare, în timp ce FET-urile sunt utilizate în principal pentru aplicații de comutare datorită eficienței lor ridicate.- Exemplu: Tranzistorii se găsesc în mod obișnuit în procesoare, amplificatoare și comutatoare. Într-un procesor de computer, tranzistoarele procesează date binare acționând ca niște comutatoare minuscule.
- tiristoare
Tiristoarele sunt dispozitive care acționează ca întrerupătoare bistabile, conducând atunci când poarta lor primește un impuls de curent și continuând să conducă atâta timp cât rămân polarizate înainte. Ele sunt deosebit de utile în aplicații de mare putere, cum ar fi comenzile vitezei motorului, variatoarele de lumină și sistemele de control al presiunii.- Exemplu: tiristoarele sunt adesea folosite în electronica de putere, cum ar fi în motoarele industriale și sistemele de control al puterii AC.
- Forme
Modulele sunt ansambluri de dispozitive semiconductoare, care conțin de obicei mai multe componente, cum ar fi diode, tranzistoare și tiristoare, găzduite într-un singur pachet. Sunt utilizate în aplicații în care este nevoie de putere și eficiență ridicată, cum ar fi invertoarele și sistemele de conversie a energiei.- Exemplu: modulele de putere sunt utilizate în invertoarele solare pentru a converti energia DC de la panourile solare în energie AC pentru uz casnic.
2. Dispozitive optice
Dispozitivele semiconductoare optice transformă semnalele electrice în lumină sau lumina în semnale electrice. Aceste dispozitive sunt critice în sistemele de comunicații, senzori și tehnologii de afișare. Principalele tipuri de dispozitive optice includ:
- Dispozitive care emit lumină (LED-uri)
- Fotodetectoare
- Dispozitive optice compozite
- Dispozitive optice de comunicații
Dispozitive care emit lumină (LED-uri)
LED-urile generează lumină atunci când trece un curent prin ele, făcându-le extrem de eficiente pentru tehnologiile de iluminat și afișare. LED-urile sunt utilizate pe scară largă pentru durata de viață lungă, eficiența energetică și beneficiile pentru mediu. - Exemplu: LED-urile stau la baza sistemelor moderne de afișare, inclusiv cele utilizate în televizoare, smartphone-uri și ecrane publicitare.
Fotodetectoare
Fotodetectoarele, cum ar fi fotodiodele și fototranzistoarele, transformă lumina în semnale electrice. Ele sunt cruciale în aplicațiile de detectare, cum ar fi camerele, șoarecii optici și celulele solare. - Exemplu: Fotodetectoarele sunt o parte integrantă a sistemelor de comunicații prin fibră optică, unde convertesc semnalele luminoase în semnale electrice.
Dispozitive optice compozite
Dispozitivele optice compozite combină funcții multiple, cum ar fi detectarea și emiterea luminii, într-un singur pachet. Ele sunt esențiale în sisteme optice complexe unde spațiul și performanța sunt considerații cheie. - Exemplu: În sistemele optice de transmisie a datelor, dispozitivele compozite pot trimite și primi semnale luminoase, asigurând o comunicare rapidă și fiabilă.
Dispozitive optice de comunicare
Aceste dispozitive transmit date folosind lumina. Ele sunt critice în sistemele de internet de mare viteză, centrele de date și rețelele de comunicații la distanță lungă. Viteza și eficiența dispozitivelor de comunicații optice au revoluționat modul în care datele sunt transmise la nivel global. - Exemplu: rețelele de fibră optică folosesc dispozitive de comunicații optice pentru a transmite cantități masive de date cu viteza luminii, asigurând conexiuni la internet de mare viteză.
3 . Dispozitive cu microunde
Dispozitivele semiconductoare cu microunde funcționează la frecvențe foarte înalte (peste 1 GHz) și sunt utilizate pentru aplicații precum radar, comunicații fără fir și transmisii prin satelit. Aceste dispozitive pot fi clasificate în:
- Dispozitive discrete cu microunde
- Circuite integrate cu microunde (CI)
- Module cu microunde
discrete cu microunde
Dispozitivele discrete cu microunde, cum ar fi diodele Gunn și diodele IMPATT, sunt folosite pentru a genera și amplifica semnale cu microunde de înaltă frecvență. Acestea sunt esențiale în sistemele radar și tehnologiile de comunicații fără fir. - Exemplu: diodele Gunn sunt folosite în radarul poliției pentru a măsura viteza vehiculelor prin generarea de semnale cu microunde care se reflectă asupra obiectelor în mișcare.
Circuitele integrate cu microunde
CI integrează funcții multiple, cum ar fi generarea semnalului, amplificarea și filtrarea, într-un singur cip. Acestea sunt folosite în telefoane mobile, sisteme de comunicații prin satelit și sisteme radar militare. - Exemplu: circuitele integrate cu microunde din telefoanele mobile permit transmiterea și recepția semnalelor de înaltă frecvență, asigurând comunicații wireless fiabile.
Module pentru microunde
Modulele cu microunde sunt ansambluri care combină mai multe componente ale microundelor, incluzând adesea atât elemente pasive, cât și active, într-un singur pachet. Aceste module sunt utilizate în sisteme de comunicații complexe, unde economia de spațiu și performanța ridicată sunt esențiale. - Exemplu: transponderele prin satelit folosesc module cu microunde pentru a amplifica și transmite semnale de pe Pământ în spațiu și invers, asigurând o comunicare clară și neîntreruptă.
4. Senzorii
sunt dispozitive semiconductoare care detectează modificările condițiilor de mediu și le convertesc în semnale electrice. Senzorii sunt esențiali pentru aplicații în sistemele auto, asistența medicală, automatizarea industrială și electronicele de larg consum.
- Exemplu: La mașini, senzorii detectează parametri precum temperatura, presiunea și viteza, furnizând date esențiale sistemelor de control ale vehiculului pentru o funcționare fără probleme.
Tipuri de senzori
- Senzori de temperatură : Utilizați în sistemele HVAC pentru a monitoriza și controla temperatura.
- Senzori de presiune : Utilizați în aplicații industriale pentru a detecta schimbările de presiune în lichide sau gaze.
- Senzori de proximitate : Utilizați în electronice de larg consum, cum ar fi smartphone-urile, pentru a detecta proximitatea utilizatorului și pentru a regla automat funcții, cum ar fi diminuarea ecranului.
5. Circuite integrate (CI)
Circuitele integrate (CI) sunt dispozitive semiconductoare care integrează mai multe componente electronice, cum ar fi tranzistoare, diode, condensatoare și rezistențe, pe un singur cip. Au revoluționat electronica modernă, permițând modele mai complexe și mai compacte. Principalele tipuri de circuite integrate includ:
- Memorii
- Microprocesoare (MPU)
- CI logice
- CI analogice
Memorii
Circuitele integrate de memorie sunt responsabile pentru stocarea datelor. Aceasta include memoria volatilă (cum ar fi RAM) și memoria nevolatilă (cum ar fi memoria flash). Aceste circuite integrate sunt esențiale în computere, dispozitive mobile și orice alt sistem care necesită stocare de date.
- Exemplu : circuitele integrate de memorie flash sunt utilizate în unitățile USB și SSD-uri pentru stocarea și recuperarea rapidă a datelor.
Microprocesoare (MPU)
Microprocesoarele sunt creierul electronicii moderne și controlează operațiunile computerelor și smartphone-urilor. Ei efectuează operații aritmetice și logice, permițând dispozitivelor să execute programe și să execute sarcini.
- Exemplu : seria de microprocesoare Intel Core alimentează majoritatea computerelor și laptopurilor, gestionând orice, de la navigarea pe web până la calcule complexe.
CI logice
Circuitele integrate logice efectuează operații booleene și sunt utilizate în dispozitive care necesită luare de decizii digitale. Ele sunt critice în sisteme precum ceasurile digitale, calculatoarele și sistemele digitale mai complexe, cum ar fi computerele.
- Exemplu : circuitele integrate logice sunt utilizate în sistemele informatice pentru a gestiona sarcinile de manipulare a datelor și de control al procesului.
CI analogice
Circuitele integrate analogice gestionează semnale continue și sunt utilizate în procesarea audio și frecvențele radio. Aceste circuite integrate sunt adesea folosite în sisteme audio, echipamente radio și senzori.
- Exemplu : circuitele integrate analogice din amplificatoarele audio procesează semnalele de sunet pentru a produce o ieșire clară și amplificată în sistemele audio de acasă.
6. CI hibride
Circuitele integrate hibride combină avantajele mai multor tehnologii semiconductoare prin integrarea diferitelor tipuri de componente (cum ar fi tranzistori, rezistențe și condensatori) într-un singur modul. Aceste circuite integrate sunt ideale pentru aplicațiile în care circuitele integrate standard nu pot îndeplini cerințele specifice de performanță sau proiectare. Circuitele integrate hibride vin în două forme principale:
- CI hibride cu membrană subțire
- CI hibride cu membrană groasă
CI hibride cu membrană subțire
Aceste circuite integrate folosesc un strat subțire de material conductiv, aplicat printr-un proces numit pulverizare, pentru a forma circuite. Ele sunt adesea folosite în aplicații de înaltă frecvență și sunt foarte personalizabile.
- Exemplu : circuitele integrate hibride cu diafragmă subțire sunt utilizate în sistemele aerospațiale, unde dimensiunea compactă și fiabilitatea ridicată sunt esențiale.
CI hibride cu membrană groasă
Circuitele integrate cu diafragmă groasă folosesc serigrafie pentru a aplica materialul conductor. Sunt utilizate în general în electronica de putere și în alte aplicații în care sunt necesare economie și robustețe.
- Exemplu : circuitele integrate cu diafragmă groasă sunt utilizate în electronica auto pentru a gestiona distribuția și controlul puterii.
Găsiți o gamă largă de componente electronice pentru proiectele dvs. la PC Components Europe
Descoperiți o gamă largă de diode, tranzistoare, tiristoare, dispozitive optice, dispozitive cu microunde, senzori, circuite integrate, condensatoare, rezistențe, conectori, module de putere și relee, toate disponibile la PC Components Europe pentru a răspunde nevoilor dumneavoastră electronice și electromecanice.
Unele dintre componentele pe care le puteți găsi cu PCE:
- Diode
- 1N4148 – Diodă cu comutare rapidă (Uz general)
- 1N5408 – Diodă redresoare de mare curent
- BAS16 – Diodă de comutare montată la suprafață
- BYV27-200 – Redresor cu recuperare rapidă
2. tranzistor
- 2N2222 – Tranzistor NPN de uz general
- 2N2907 – Tranzistor PNP de uz general
- IRF540N – cu canal N
- BC547 – Tranzistor NPN cu semnal mic
3.tiristoare
- BT136 – TRIAC pentru comutare în curent alternativ
- 2N5060 – Redresor controlat cu siliciu (SCR)
- TYN612 – SCR pentru comutare de putere medie
- BTA41-600B – TRIAC pentru aplicații de mare putere
4. Dispozitive optice (LED, fotodetectoare)
- CREE-XTEAWT-00-0000-000000H51 – LED alb de mare putere
- LDR-5530 – Senzor de lumină fotodetector
- SFH320 – Fototranzistor
- OSRAM-LW-W5SM – LED alb pentru iluminare
5. Dispozitive cu microunde
- MA4E1317 – Diodă cu microunde GaAs
- MRF947 – Tranzistor cu microunde
- MAAL-011078 – CI amplificator cu microunde
- HMC630LP3E – MMIC GaAs (Circuit integrat monolitic cu microunde)
6. Senzori
- MPX5010DP – Senzor de presiune
- TMP36 – Senzor de temperatură
- HC-SR04 – Senzor de distanță cu ultrasunete
- BH1750 – Senzor de lumină ambientală
7. Circuite integrate (CI)
- ATmega328P – Microcontroller IC (8 biți, seria AVR)
- LM358 – CI amplificator operațional dublu
- 74HC595 – IC registru de deplasare
- AD8232 – IC senzor de monitorizare a ritmului cardiac
Faceți clic aici și aflați mai multe despre cele mai bune 13 microcontrolere de pe piață
8. IC de memorie
- W25Q64JVSSIQ – memorie flash de 64 Mb
- AT24C256 – 256Kb EEPROM
- MT48LC16M16A2 – 256Mb SDRAM
- IS25LP064A – Memorie flash serială (64Mb)
9. Condensatoare
- C3225X7R1E106K250AB – Condensator ceramic multistrat, 10 µF
- EEU-FR1V102 – Condensator electrolitic, 1000 µF, 35V
- B43504A5477M000 – Condensator electrolitic conectat, 470 µF, 450 V
10. Rezistoare
- CRCW080510K0FKEA – Rezistor SMD, 10kΩ, 1%
- RS1/4-1K – Rezistor cu peliculă de carbon de trecere, 1kΩ
- Y ageo RC0402FR-071KL – Rezistor SMD 1kΩ, toleranță 1%, 0402
- Vishay VR68000001005FA100 – Rezistor cu fir de precizie, 100Ω
11. Conectori
- TE 282836-4 – Conector fir la bord cu 4 poziții
- Molex 39-30-3040 – antet 4 poziții
- JST XH-2P – conector cu 2 pini
- Amphenol 97-3106A-14S-6 P – Conector circular
12. Module de putere
- IRAMS10UP60B – Modul inteligent de alimentare (IPM), 600V
- FOD8316 – Optocupler driver pentru IGBT
- SPM3A60D – Modul de putere motor, 600V
- PM25CLB060 – modul IGBT, 25A
13. Releu
- G2R-1-E-DC24 – Releu de uz general, SPDT, 24V DC
- G6A-234P-ST-US-DC12 – Releu de semnal, 12V DC
- HF115F – Releu de putere, 12V DC, 30A
- Omron LY2-DC12 – releu 12V DC, DPDT
Dispozitivele semiconductoare sunt în centrul tehnologiei moderne
Acestea permit orice, de la smartphone-uri până la explorarea spațiului. Înțelegerea celor șase tipuri principale de dispozitive discrete, dispozitive optice, dispozitive cu microunde, senzori, circuite integrate și circuite integrate hibride vă va ajuta să luați decizii informate atunci când alegeți componente pentru designul dvs.
După cum ați citit în acest articol, fiecare dintre aceste dispozitive are caracteristici și aplicații unice, ceea ce le face indispensabile într-o gamă largă de industrii.
Aveți întrebări sau doriți să găsiți un anumit dispozitiv semiconductor?
Contactați astăzi echipa PC Components!
Referințe :
„Dispozitive semiconductoare: fizică și tehnologie” de SM Sze
„Introduction to Semiconductor Devices” de Kevin F. Brennan
Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation
