Elektronika v pevné fázi - Solid-state electronics

An integrovaný obvod (IC) na a tištěný spoj. Toto se nazývá obvod v pevné fázi, protože veškerá elektrická akce v obvodu probíhá uvnitř pevných materiálů.

Elektronika v pevné fázi prostředek polovodič elektronika: elektronické vybavení použitím polovodičová zařízení jako tranzistory, diody a integrované obvody (IC).[1][2][3][4][5] Termín se také používá pro zařízení, ve kterých polovodičová elektronika, která nemá žádné pohyblivé části, nahrazuje zařízení pohyblivými částmi, jako například polovodičové relé ve kterém jsou použity tranzistorové spínače místo elektromechanického s pohyblivým ramenem relé, nebo jednotka SSD (SSD) typ polovodičová paměť použito v počítače nahradit pevné disky, které ukládají data na rotující disk.[6]

Termín „solid state“ se stal populárním na počátku polovodičové éry v 60. letech, aby se odlišila tato nová technologie založená na tranzistoru, ve kterém k elektronickému působení zařízení došlo v pevné skupenství, z předchozího použitého elektronického zařízení vakuové trubky, ve kterém k elektronické akci došlo v a plynný stav. Polovodičové zařízení pracuje tak, že řídí elektrický proud skládající se z elektrony nebo díry pohybující se uvnitř pevného krystalického kusu polovodičové materiál jako např křemík, zatímco termionický elektronky, které nahradil, fungovaly řízením proudu vedeného plynem částic, elektronů nebo ionty, pohybující se ve vakuu v uzavřené trubici.

Dějiny

Ačkoli první polovodičové elektronické zařízení bylo detektor kočičích vousů, surový polovodičová dioda vynalezený kolem roku 1904, elektronika v pevné fázi skutečně začala vynálezem prvního pracovního procesu tranzistor v roce 1947.[7] První fungující tranzistor byl a tranzistor s bodovým kontaktem vynalezl John Bardeen a Walter Houser Brattain při práci pod William Shockley na Bell Laboratories v roce 1947.[8] Předtím všechna elektronická zařízení používala elektronky, protože elektronky byly jediné elektronické komponenty to by mohlo zesilovat —Základní schopnost ve všech elektronických zařízeních.

The MOSFET (kov-oxid-křemík tranzistor s efektem pole ), známý také jako tranzistor MOS, vynalezl Mohamed M. Atalla a Dawon Kahng na Bell Labs v roce 1959.[9][10][11][12] Mezi výhody tranzistoru MOS patří vysoká škálovatelnost,[13] dostupnost,[14] nízká spotřeba energie a vysoká hustota.[15] Tranzistor MOS způsobil revoluci v elektronickém průmyslu,[16][17] a je nejběžnějším polovodičovým zařízením na světě.[11][18]

Nahrazení objemných, křehkých, energeticky náročných elektronek tranzistory v šedesátých a sedmdesátých letech vytvořilo revoluci nejen v technologii, ale i ve zvycích lidí, což umožnilo první skutečně přenosnou spotřební elektronika tak jako tranzistorové rádio, kazetový magnetofon, vysílačka a křemenné hodinky, stejně jako první praktické počítače a mobilní telefony.

Příklady elektronických zařízení v pevné fázi jsou mikroprocesor čip, VEDENÝ svítilna, solární panel, obrazový snímač CCD (charge coupled device) používané ve fotoaparátech a polovodičový laser.

Viz také

Reference

  1. ^ Murty, BS; Shankar, P .; Raj, Baldev; et al. (2013). Učebnice nanověd a nanotechnologií. Springer Science and Business Media. 108–109. ISBN  3642280307. Archivováno z původního dne 2017-12-29.
  2. ^ Papadopoulos, Christo (2013). Elektronická zařízení v pevné fázi: úvod. Springer Science and Business Media. str. 5–6. ISBN  1461488362. Archivováno z původního dne 2017-12-29.
  3. ^ Vaughan, Francis (22. února 2012). „Proč výraz„ solid state “místo jednoduše„ solid “?“. Vývěska StraightDope (Poštovní seznam). Archivováno od originálu 7. prosince 2017. Citováno 5. prosince 2017.
  4. ^ „Co znamená polovodič ve vztahu k elektronice?“. Jak věci fungují. InfoSpace Holdings LLC. 2017. Archivováno od originálu 7. prosince 2017. Citováno 5. prosince 2017.
  5. ^ "Polovodičové zařízení". Encyclopaedia Britannica online. Encyclopaedia Britannica Inc. 2017. Archivováno od originálu 1. srpna 2017. Citováno 5. prosince 2017.
  6. ^ Campardo, Giovanni; Tiziani, Federico; Iaculo, Massimo (2011). Velkokapacitní paměť. Springer Science and Business Media. str. 85. ISBN  3642147526. Archivováno z původního dne 2017-12-29.
  7. ^ Papadopoulos (2013) Elektronická zařízení v pevné fázi: úvod Archivováno 2017-12-29 na Wayback Machine, str. 11, 81-83
  8. ^ Manuel, Castells (1996). Informační věk: ekonomika, společnost a kultura. Oxford: Blackwell. ISBN  978-0631215943. OCLC  43092627.
  9. ^ „1960 - Demonstrace tranzistoru oxidu kovu Semiconductor (MOS)“. Křemíkový motor. Muzeum počítačové historie.
  10. ^ Lojek, Bo (2007). Historie polovodičového inženýrství. Springer Science & Business Media. s. 321–3. ISBN  9783540342588.
  11. ^ A b „Kdo vynalezl tranzistor?“. Muzeum počítačové historie. 4. prosince 2013. Citováno 20. července 2019.
  12. ^ „Triumf tranzistoru MOS“. Youtube. Muzeum počítačové historie. 6. srpna 2010. Citováno 21. července 2019.
  13. ^ Motoyoshi, M. (2009). „Through-Silicon Via (TSV)“ (PDF). Sborník IEEE. 97 (1): 43–48. doi:10.1109 / JPROC.2008.2007462. ISSN  0018-9219.
  14. ^ „Želva tranzistorů vyhrává závod - revoluce CHM“. Muzeum počítačové historie. Citováno 22. července 2019.
  15. ^ „Tranzistory udržují Mooreův zákon naživu“. EETimes. 12. prosince 2018. Citováno 18. července 2019.
  16. ^ Chan, Yi-Jen (1992). Studie heterostrukturních FET InAIAs / InGaAs a GaInP / GaAs pro vysokorychlostní aplikace. Michiganská univerzita. str. 1. Si MOSFET způsobil revoluci v elektronickém průmyslu a v důsledku toho ovlivňuje náš každodenní život téměř všemi myslitelnými způsoby.
  17. ^ Grant, Duncan Andrew; Gowar, John (1989). Výkonové MOSFETY: teorie a aplikace. Wiley. str. 1. ISBN  9780471828679. Tranzistor s efektem pole-oxid polovodičového pole (MOSFET) je nejčastěji používaným aktivním zařízením při velmi rozsáhlé integraci digitálních integrovaných obvodů (VLSI). V 70. letech 20. století tyto komponenty způsobily převrat v elektronickém zpracování signálu, řídicích systémech a počítačích.
  18. ^ Golio, Mike; Golio, Janet (2018). RF a mikrovlnné pasivní a aktivní technologie. CRC Press. str. 18-2. ISBN  9781420006728.