), болон бодисууд [цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй (тусгаарлагч эсвэл диэлектрик).

Хагас дамжуулагч нь тэдгээрийн шинж чанар, шинж чанар нь тэдгээрт агуулагдах микроскопийн хэмжээний хольцоос ихээхэн хамааралтай байдгаараа онцлог юм. Хагас дамжуулагч дахь хольцын хэмжээг арван сая хувиас 0.1-1% болгон өөрчилснөөр тэдгээрийн дамжуулалтыг хэдэн сая дахин өөрчлөх боломжтой. Хагас дамжуулагчийн өөр нэг чухал шинж чанар нь цахилгаан гүйдлийг зөвхөн сөрөг цэнэгүүд - электронууд төдийгүй ижил хэмжээтэй эерэг цэнэгүүд - нүхээр дамжуулдаг.

Хэрэв бид ямар ч хольцгүй, төгс төгөлдөр хагас дамжуулагч болорыг авч үзвэл түүний цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг дотоод цахилгаан дамжуулах чанар гэж нэрлэнэ.

Хагас дамжуулагч талст дахь атомууд нь гадаад электрон бүрхүүлийн электронуудыг ашиглан хоорондоо холбогддог. Атомуудын дулааны чичиргээний үед дулааны энергихолбоо үүсгэгч электронуудын хооронд жигд бус тархсан байна. Бие даасан электронууд нь атомаасаа "тасрах" хангалттай дулааны энергийг авч, болор дотор чөлөөтэй хөдөлж, жишээлбэл, боломжит гүйдэл дамжуулагч болж чаддаг (өөрөөр хэлбэл дамжуулах зурваст шилждэг). Электроныг ийм байдлаар орхих нь атомын цахилгаан саармаг байдлыг зөрчиж, гадагш гарсан электроны цэнэгтэй тэнцэх хэмжээний эерэг цэнэгийг олж авдаг. Энэ хоосон зайг нүх гэж нэрлэдэг.

Сул орон зайг хөрш зэргэлдээх бондын электрон эзэлж болох тул нүх нь болор дотор шилжиж, эерэг гүйдэл дамжуулагч болж чаддаг. Мэдээжийн хэрэг, ийм нөхцөлд электронууд ба нүхнүүд тэнцүү хэмжээгээр гарч ирдэг бөгөөд ийм хамгийн тохиромжтой болорын цахилгаан дамжуулах чанар нь ийм байх болно. тэнцүүэерэг ба аль алинаар нь тодорхойлно сөрөг цэнэгүүд.

Хэрэв үндсэн хагас дамжуулагчийн атомын оронд гаднах электрон бүрхүүл нь үндсэн хагас дамжуулагчийн атомаас нэг илүү электрон агуулсан хольцын атомыг байрлуулбал ийм электрон илүүдэл болж хувирч, үүсэхэд шаардлагагүй болно. болор дахь атом хоорондын холбоо, түүний атомтай сул холбоотой. Түүнийг атомаас нь салгаж, чөлөөт электрон болгоход арав дахин бага энерги хангалттай. Ийм хольцыг донор гэж нэрлэдэг, өөрөөр хэлбэл "нэмэлт" электрон өгдөг. Бохирдолын атом нь мэдээж эерэгээр цэнэглэгддэг, гэхдээ нүх гарч ирдэггүй, учир нь нүх нь зөвхөн дүүргэгдээгүй атом хоорондын холбоонд электрон хоосон орон зай байж болно. энэ тохиолдолдбүх холболтууд бүрэн хийгдсэн. Энэхүү эерэг цэнэг нь атомтай холбоотой, хөдөлгөөнгүй хэвээр байгаа тул цахилгаан дамжуулах үйл явцад оролцох боломжгүй юм.

Гаднах электрон бүрхүүл нь үндсэн бодисын атомуудаас цөөн тооны электрон агуулсан хагас дамжуулагч руу хольц оруулах нь дүүргэгдээгүй холбоо, өөрөөр хэлбэл нүх үүсэхэд хүргэдэг. Дээр дурдсанчлан, энэ хоосон орон зайг хөрш зэргэлдээх холбооноос электрон эзэлж болох бөгөөд нүх нь болор даяар чөлөөтэй хөдөлж чаддаг. Өөрөөр хэлбэл, нүхний хөдөлгөөн нь электронуудын нэг хөршийн холбооноос нөгөөд шилжих дараалсан шилжилт юм. Электроныг "хүлээн авах" ийм хольцыг хүлээн авагч хольц гэж нэрлэдэг.

Нэг төрлийн эсвэл өөр төрлийн хольцын хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр болорын цахилгаан дамжуулах чанар улам бүр тод томруун электрон эсвэл нүхний шинж чанарыг олж авч эхэлдэг. Негативус, эерэг гэсэн латин үгсийн эхний үсгүүдийн дагуу электрон цахилгаан дамжуулах чанарыг i төрлийн цахилгаан дамжуулах чанар, нүхний дамжуулалтыг p-төрөл гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь тухайн хагас дамжуулагчийн ямар төрлийн хөдөлгөөнт цэнэг зөөгч болохыг харуулж байна. аль нь бага юм.

Бохирдол (жишээ нь, бохирдол) байгаа тул цахилгаан дамжуулах чанар бүхий болор дотор хоёр төрлийн тээвэрлэгч хэвээр байна: голчлон хагас дамжуулагч руу хольц орсны улмаас гарч ирдэг гол, дулааны өдөөлтөөс үүдэлтэй жижиг. . Өгөгдсөн температурт өгөгдсөн хагас дамжуулагчийн n ба нүхний p электронуудын 1 см3 (концентраци) дахь агууламж нь тогтмол утга юм: n- p = const. Энэ нь танилцуулгатай холбоотойгоор нэмэгдэж байна гэсэн үг юм

Хэрэв та металл-диэлектрик-хагас дамжуулагчийн бүтцэд n төрлийн хүчдэлийг (зурагт заасан туйлшрал) хэрэглэвэл хагас дамжуулагчийн гадаргуугийн ойролцоох давхаргад электронуудыг няцаах цахилгаан орон үүсдэг. Энэ давхарга нь электроноор хомсдож, илүү өндөр эсэргүүцэлтэй байх болно. Хүчдэлийн туйл өөрчлөгдөхөд электронууд цахилгаан талбарт татагдаж, гадаргуу дээр эсэргүүцэл багассан баяжуулсан давхарга үүснэ.

Ихэнх тээвэрлэгч нь эерэг цэнэг - нүх байдаг p хэлбэрийн хагас дамжуулагчийн хувьд электронуудыг түлхэж буй хүчдэлийн туйлшрал нь нүхийг татаж, эсэргүүцэл багатай баяжуулсан давхарга үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд туйлшралын схем нь нүхийг түлхэж, эсэргүүцэл нэмэгдэж, гадаргуугийн ойролцоо давхарга үүсэхэд хүргэдэг.

Хагас дамжуулагчийн дараагийн чухал шинж чанар нь температур, цацрагт хүчтэй мэдрэмжтэй байдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр болор дахь атомуудын дундаж чичиргээний энерги нэмэгдэж, улам олон холбоо тасрах болно. Илүү олон хос электрон, нүх гарч ирнэ. Хангалттай өндөр температурт дотоод (дулаан) дамжуулалт нь хольцын дамжуулалттай тэнцэх эсвэл бүр их хэмжээгээр давж болно. Хорт бодисын агууламж өндөр байх тусам температур өндөр байх тусам энэ нөлөөлөл үүснэ.

Хагас дамжуулагчийг, жишээлбэл, гэрлийн квантуудын энерги нь холбоог таслахад хангалттай бол гэрлээр цацруулах замаар холбоог тасалж болно. Хагас дамжуулагчийн холбоог таслах энерги нь өөр өөр байдаг тул цацрагийн спектрийн тодорхой хэсгүүдэд өөр өөр хариу үйлдэл үзүүлдэг.

Хагас дамжуулагчийн үндсэн материал болох цахиур, германий талстыг, харин хольц болгон хагас дамжуулагчдад шаардлагатай шинж чанарыг өгдөг бор, фосфор, индий, хүнцэл, сурьма болон бусад олон элементүүдийг ашигладаг. Өгөгдсөн хольцын агууламж бүхий хагас дамжуулагч талстыг үйлдвэрлэх нь электрон компьютерийн блокуудад өндөр нарийвчлалтай, нарийн төвөгтэй төхөөрөмж ашиглан ялангуяа цэвэр нөхцөлд явагддаг нарийн төвөгтэй технологийн процесс юм. Өнөөдөр инженерүүд хагас дамжуулагч Шулуутгагч, унтраалга, өсгөгчгүйгээр хийж чадахгүй. Дэнлүүний төхөөрөмжийг хагас дамжуулагч төхөөрөмжөөр сольсноор электрон төхөөрөмжийн хэмжээ, жинг 10 дахин багасгаж, эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулж, огцом нэмэгдүүлэх боломжтой болсон.

Илрүүлэгч радио хүлээн авагч.

Ердийн илрүүлэгч.

Радио сонирхогч залуу хаанаас эхэлдэг вэ? Илрүүлэгч хүлээн авагчаас. Энэхүү гайхалтай төхөөрөмж нь маш энгийн. Утасны ороомог, тодорхой бус илрүүлэгч хайрга, чихэвч. Энэ бол бүх мэргэн ухаан юм. Энгийн нарийн ширийн зүйлийг хослуулсан нь ямар гайхалтай хүчийг агуулдаг вэ! Анхны илрүүлэгч хүлээн авагчийг өөрсдийн гараар хийсэн ахмад үеийнхнээс асуу. Тэд хэлэхдээ: магадгүй өнөө үед цоо шинэ зурагт эдгээр модон хайрцгийг бодвол хөгжилтэй биш байх.

Энд угсарсан хүлээн авагчийг ширээн дээр ёслол төгөлдөр байрлуулав. Үүнийг бүтээгч дээвэр дээр авирч, гучаас дөчин метр урт антенныг сунгадаг. Тэр түүнээс ирж буй утсыг хүлээн авагчтай (108) холбож, детектортой хэсэг хугацаанд харьцдаг. Уян пүршний үзүүрийг шилэн хоолойд байрлуулсан мөнгөн болор дээр нааж, түүний эмзэг цэгийг мэдрэх хэрэгтэй. Үүнийг олж авмагц удаан хүлээсэн "ид шид" тохиолддог: чихэвчний хөгжим эсвэл ярианы чимээ.

Илрүүлэгч болор нь өргөн практик хэрэглээг олсон хамгийн анхны хагас дамжуулагч байж магадгүй юм. Яагаад хэрэгтэй байна вэ?

Радио долгион нь антенн дахь цахилгаан талбарыг өдөөдөг бөгөөд энэ нь чиглэлийг хурдан өөрчилдөг. Цахилгаан орон нь утсан дахь электронуудыг хөдөлгөөнд оруулдаг. Тэд утсаар нисдэг, одоо урагшаа, одоо буцаж байна. Ийм электрон хэлбэлзэл нь секундэд хэдэн зуун мянган удаа тохиолддог. Дамжуулалтыг сонсохын тулд та эдгээр чичиргээг хагасаар нь багасгаж, зөвхөн нэг чиглэлд чиглэсэн электрон хөдөлгөөнийг чихэвчээр дамжуулах хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд хувьсах гүйдэл нь лугшилттай шууд гүйдэл болж хувирдаг. Мөн түүний хүч чадал харьцангуй удаан өөрчлөгдөхөд (секундэд хэдэн зуун, мянган чичиргээ) дамжуулагдсан дуу чимээг авдаг. Шулуутгагдсан гүйдлийн хүч их байх тусам чихэвчний ган мембран цахилгаан соронзонд илүү хүчтэй татагдана гэсэн үг юм. Гүйдэл суларч, цахилгаан соронзоноос холддог. Мембран нь чичирч, чичиргээгээ агаарт дамжуулж, дууны долгион нь эргэн тойронд тархдаг.

Товчхондоо энэ бол хамгийн энгийн радио хүлээн авагчийн үйл ажиллагааны мөн чанар юм. Таны харж байгаагаар утаснуудаас гадна энд зөвхөн хоёр төхөөрөмж шаардлагатай: чихэвч ба одоогийн Шулуутгагч. Илрүүлэгч нь Шулуутгагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Шилэн хоолойд байрладаг болор нь хагас дамжуулагч юм. Түүний цахилгаан дамжуулах чанар нь бидний өмнө сайн ойлгосноор электрон эсвэл нүх байж болно. Энэ нь электрон дамжуулалтаар хангагдсан гэж бодъё. Гэхдээ болор нь жигд биш юм. Түүний гадаргуу дээр нэг хэмжээгээр бохирдолд бөглөрсөн хэсгүүд байдаг. Тэдний дунд бохирдлын нөлөөн дор электрон хагас дамжуулагч нүхний хагас дамжуулагч болж хувирсан газрууд бас байдаг. Мөн электрон ба нүхний бүсийн хил дээр танил блоклох давхарга заавал гарч ирнэ - электрон ч, нүх ч байхгүй бүс.

Энэ давхаргын онцлогийг эргэн санацгаая: түүний нэг талд "хил хамгаалагч" электронууд хамгаалалтад байдаг. Тэд бүх чөлөөт электронуудыг электрон бүсэд гүн түлхэж өгдөг. Хилийн нөгөө талд мөн л нүхний харуул байдаг. Тэд таны санаж байгаагаар бусад нүхийг нүхний бүс рүү илүү гүн түлхэж өгдөг. Товчхондоо блоклох давхаргад хилийн цахилгаан орон үүсдэг. Энэ нь хагас дамжуулагчийн электрон ба нүхний бүсийн хоорондох интерфэйс рүү электрон ба нүхний хөдөлгөөнийг эсэргүүцдэг.

Блоклох давхаргад гаднах цахилгаан талбарыг хэрэглэцгээе. Чиглэлээсээ хамааран хагас дамжуулагч дахь хилийн хамгаалалтын хүчийг нэмж (хаалтны давхаргыг тэлэх), эсвэл эсрэгээр "хилийн хамгаалалтын" электрон, цоорхойг сулруулж, бүр арчиж хаях болно.

Хэрэв бид ээлжлэн, өөрөөр хэлбэл чиглэлийг өөрчлөх цахилгаан орон нийлүүлвэл яах вэ? Мэдээжийн хэрэг, блоклох давхарга нь үе үе өргөжиж, алга болж, хилийн цэрэг бэхжиж эсвэл бүрмөсөн арилах болно - гадаад талбайн чиглэл өөрчлөгдөхөд цаг хугацаа өнгөрөхөд. Үр дүн нь ийм байх болно: блоклох давхаргыг тэлэх үед хагас дамжуулагчаар гүйдэл гарахгүй (электрон ба нүхнүүд өөр өөр чиглэлд тархдаг); блоклох давхарга алга болох мөчид (110) болороор гүйдэл урсах болно (электрон ба нүхнүүд бие бие рүүгээ урсдаг).

Дүгнэж хэлье. Илрүүлэгчийн мэдрэмтгий цэг нь хагас дамжуулагчийн гадаргуугийн хэсэг бөгөөд гүйдэл дамжуулагч нь бусад талстуудаас ялгаатай байдаг. Энэ нь булгийн үзүүр дор түгжих давхарга байдаг гэсэн үг юм. Илрүүлэгч нь антеннаас чихэвч рүү чиглэсэн утсанд багтдаг. Кристалд нэвтэрч буй антенны цахилгаан орон нь энэ давхаргыг өргөжүүлэх эсвэл устгадаг. Мөн детектороор дамжин өнгөрөх гүйдэл нь зөвхөн нэг чиглэлд урсдаг - электронууд ба нүхнүүд бие бие рүүгээ шилжих үед.

Мөнгөн усны чийдэн - АС Шулуутгагч. Энэ төхөөрөмж нь том хэмжээтэй, хэмнэлтгүй, хэврэг байдаг. Доорх нь дизайны энгийн, найдвартай, онцгой үр ашигтайгаар тодорхойлогддог хагас дамжуулагч германий шулуутгагч юм.

Энэ зарчмыг зөвхөн хамгийн энгийн радио хүлээн авагчид төдийгүй гүйдлийг засахад ашигладаг гэж хэлэх ёстой. Хагас дамжуулагчаар хийсэн Шулуутгагч - аяганы исэл, селен, зэсийн сульфид, ба сүүлийн үедгерманиас - технологид улам бүр ашиглагдаж байна. Тэдгээрийг ашиглах боломж нь асар их юм: энгийн хэмжих хэрэгслээс радио станц, цахилгаан металлургийн суурилуулалт, цахилгаан зүтгүүр хүртэл. Мөн ихэнх тохиолдолд хагас дамжуулагчийг шулуутгах нь хамгийн сайн засах төхөөрөмж болох нь батлагдсан. Тэдний коэффициент ашигтай үйлдэл 98-99 хувьд хүрдэг. Үүн дээр хүч чадал, найдвартай байдал, жижиг хэмжээсийг нэмбэл Намын 20-р их хурлын удирдамжид хагас дамжуулагч Шулуутгагч үйлдвэрлэхэд яагаад онцгой анхаарал хандуулсан болохыг та ойлгох болно.

Гэхдээ детектор руугаа буцъя.

Анхны илрүүлэгч гарч ирэх үед тэдгээр нь маш төгс бус байсан. Заримдаа эмзэг цэгийг олохын тулд маш их хүчин чармайлт шаардагддаг. Пүрш түүнээс үсэрсээр л. Би хүлээн авагчаа дахин дахин тохируулах шаардлагатай болсон. Инженерүүд илрүүлэгчийг сайжруулахын тулд маш их ур чадвар гаргасан.

Орчин үеийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд нь анхны анхдагч илрүүлэгч ба вакуум хоолойн диодын өв залгамжлагчид юм.

1919 онд радио сонирхогч залуу Олег Владимирович Лосев детекторыг сайжруулах сонирхолтой болжээ. Амьдралаа радио инженерчлэлд зориулахыг мөрөөдөж байсан тэрээр манай улсын (112) Нижний Новгородын анхны радио лабораторид элчээр ажиллаж эхэлсэн. Энд тэд сониуч, авъяаслаг залууг анзаарав. Лабораторийн ажилтнууд түүнд боловсролоо дуусгахад нь тусалсан бөгөөд Лосев удалгүй бие даасан шинжлэх ухааны ажил хийж эхлэв. Тэрээр илрүүлэгч болгон ашигладаг байгалийн ашигт малтмалыг сайтар судалж, цахилгаан шинж чанарыг нь судалж, 1922 онд гэнэтийн нээлт хийжээ. Хэрэв хүлээн авагчийн хэлхээнд хоёр мэдрэгч, цахилгаан батерейг тусгай аргаар оруулбал чихэвч рүү орж буй цахилгаан чичиргээг нэмэгдүүлэх боломжтой гэдгийг залуу эрдэмтэн нотолсон.

Тэр үед Лосевын нээлт маш чухал байсан. Эцсийн эцэст энгийн детектор хүлээн авагч нь зөвхөн ойролцоох станцуудыг сонсох боломжтой болгосон. Холын зайн хүлээн авалт, ялангуяа хөндлөнгийн оролцоо ихтэй, өндөр, урт антен суурилуулах нь хэцүү байдаг хотуудад бараг боломжгүй болсон. Мөн түүний залгасан Лосевын хүлээн авагчид Кристадин, харьцангуй алс холын радио станцуудаас нэвтрүүлгүүдийг итгэлтэйгээр хүлээн авсан. Зохион бүтээгч нь бусад төхөөрөмжүүдийг болорууд - генераторууд, өөрөөр хэлбэл цахилгаан хэлбэлзлийн өдөөгчийг ашиглан бүтээжээ.

Лосев нээлтүүдээ патентжуулалгүй, ямар нэгэн мөнгөн шагнал шаардалгүйгээр шууд хэвлүүлжээ. Олон оронд радио сонирхогчид түүний загвар дээр тулгуурлан хүлээн авагч барьж эхэлжээ. Америкийн сэтгүүл"Оросын залуу зохион бүтээгч өөрийн шинэ бүтээлийг дэлхийд хүргэсэн" гэж бичжээ. Францын сэтгүүлд: (113) “Шинжлэх ухааны алдар нэр Лосевыг хүлээж байна. Тэр нээлтээ олон нийтэд дэлгэж, юуны түрүүнд өөрийн найз нөхөд болох дэлхийн өнцөг булан бүрт байгаа радио сонирхогчдын тухай бодож байв."

Хэдэн жилийн турш зохион бүтээгчийн нэр сэтгүүлийн хуудаснаас гардаггүй байсан ч дараа нь энэ нь улам бүр багасч эхлэв. 20-иод оны эцэс гэхэд түүний цахилгаан чичиргээг нэмэгдүүлэх, өдөөх талстыг ашиглах санаа мартагдсан. Энэхүү төлөвлөгөөг бүтээлч, бүтээлчээр боловсруулахад шинжлэх ухаан хараахан төлөвшөөгүй байна. Ийм бодисыг зохиомлоор бий болгох чадвар бараг байхгүй байсан. Радио инженерүүдийн бүх итгэл найдвар өөр нэг шинэлэг зүйл болох радио хоолойд төвлөрч байв.

Ахмад үеийн радио сонирхогчид радио хоолойн ялалтын эхний жилүүдийг сайн санаж байна. Олон сая радио, гялалзсан шил, металл зэрэгт эдгээр эмзэг, эмзэг төхөөрөмжүүд нь бардам эгнээнд эгнэв. Тэд анхдагч чулуун илрүүлэгчтэй харьцуулахад ямар төгс байсан юм бэ!

Радио хоолойнууд үнэхээр бахархах зүйлтэй байсан. Эцсийн эцэст тэдэнтэй хамт бид ядаргаатай чихэвчгүйгээр радио сонсох боломжтой болсон! Тэр үед л манай гэрт анхны чанга яригч дуугарч эхэлсэн.

Радио хоолой юу хийдэг вэ?

Өнөө өглөө цоргоны дэргэд нүүрээ хэрхэн угааснаа санаарай. Хэрэв цоргыг сайн тохируулсан бол бага зэрэг хүрэхэд хангалттай байсан бөгөөд урсгал нь мэдэгдэхүйц буурч, эсвэл эсрэгээр нэмэгдэх болно. Гарын өчүүхэн оролдлого нь усны урсгалын гэнэтийн өөрчлөлтөд хүргэсэн.

Радио хоолойд үүнтэй төстэй зүйл тохиолддог. Тэнд антенны цахилгаан талбайн нарийн хэлбэлзэл нь электронуудын хүчтэй урсгалыг өөрчилдөг.

Вакуум триодын хэлхээ. Зүүн талд - чийдэн "түгжээгүй"; баруун талд - "түгжигдсэн".

Үүнийг практикт хэрхэн биелүүлж байна вэ?

Хамгийн энгийн радио хоолой бол агаараас чөлөөлөгдсөн шилэн сав юм. Дотор нь харвал бид бие биенээсээ тусгаарлагдсан гурван металл электродыг харах болно: катод, тор, анод. Катод ба анод нь өндөр хүчдэл бүхий гадаад цахилгаан хэлхээнд багтдаг тогтмол хүчдэл. Мөн сул антенны дохиог сүлжээнд нийлүүлдэг.

Нимгэн катодын утас нь цахилгаан гүйдлээр халаадаг. Тиймээс электронууд түүнээс нисдэг. Барьчихлаа хүчтэй талбар, тэд тэр даруй анод руу яаран очдог. Гэхдээ электронуудын замд утсан торон спираль байдаг. Жижиг талбайн хувьд энэ нь ойролцоох нисч буй электронуудад мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг: энэ нь тэднийг чөлөөтэй нэвтрүүлэх боломжийг олгодог, эсвэл нислэгийг удаашруулж, чийдэнгээр урсах гүйдлийг сулруулдаг, эсвэл эцэст нь электронуудыг катод руу буцааж шидэж, электронуудыг "түгжигддэг". чийдэн. Электрон урсгалын ийм бүх өөрчлөлт нь сүлжээний цахилгаан талбайн өөрчлөлттэй хамт цаг хугацааны явцад тохиолддог. Электрон урсгал нь хоолой дахь усны урсгалтай адил бөгөөд тор нь усны цорготой төстэй. Цоргоны гэрлийн хөдөлгөөн нь хоолойд усны хурц цохилт үүсгэдэгтэй адил антеннаас авсан сул дохио нь радио хоолойд мэдэгдэхүйц гүйдлийн импульс үүсгэдэг. (115)

Дараалсан хэд хэдэн чийдэн дээр дохиог олон удаа өсгөж болно. Зөвхөн үүнийг бэхжүүлэхийн тулд биш. Хоёр электродтой (сүлжээгүй) радио хоолой нь засдаг хувьсах гүйдэл- илрүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэмэлт электродоор тоноглогдсон радио хоолой нь электрон урсгалыг маш нарийн хянадаг. Эцэст нь хэлэхэд эдгээр төхөөрөмжүүдэд янз бүрийн цахилгаан чичиргээг өдөөх нь тийм ч хэцүү биш юм.

Эрдэмтэн, инженерүүдийн гарт радио хоолой нь технологийн дэвшлийн хүчирхэг хэрэгсэл болжээ. Тасралтгүй сайжирч, хэдхэн жилийн дотор бүх радио технологийг байлдан дагуулсан. Түүний ачаар телевиз хөгжиж, радар, радио навигаци гарч ирж, түүний оролцоотойгоор дууны кино, соронзон дуу бичлэг болон бусад олон гайхалтай бүтээлүүд гарч ирэв. Жинхэнэ техникийн хувьсгал гарсан бөгөөд энэ нь мэдлэгийн шинэ өргөн хүрээг бий болгосон. электроник.

Радио инженерийн ирээдүй радио хоолойтой салшгүй холбоотой юм шиг санагдаж байв. Гэсэн хэдий ч хэдэн арван жил өнгөрч, радио хоолойнууд тийм ч өө сэвгүй байсан нь аажмаар тодорхой болсон.

Туйлын өвлийн улиралд радио оператор хэцүү холболтоо алдсан - өөр чийдэн унтарсан. Нисгэгч онгоцыг амжилтгүй газардсан - самбар дээрх радио чийдэн нь чичиргээг тэсвэрлэж, муудсан. Ихэнх тохиолдолд чийдэнгийн эмзэг байдлаас болж ямар ч радио төхөөрөмж бүтэлгүйтдэг. Тэдний ашиглалтын хугацаа нь хэдэн зуун, хэдэн мянган цаг болж, технологид нийцэхээ больсон. Тэд бага багаар радио системийн хамгийн найдваргүй, дур булаам элементүүдийн нэр хүндийг олж авав.

Дараа нь радио хоолойн хэмжээсүүд хэтэрхий том болсон. Эцсийн эцэст орчин үеийн бусад радио төхөөрөмжүүдийн тоо зуу гаруй, бүр мянга гаруй байдаг. Зохион бүтээгчийн хувьд энэ төхөөрөмжийг хэт их зай эзэлдэггүй байхаар зохион байгуулах нь амаргүй (116).

Энэ бүхэн радио инженерүүдийг радио хоолойг бусад авсаархан, найдвартай төхөөрөмжөөр солих талаар нухацтай бодоход хүргэв.

Шинэ шийдлүүдийг эрэлхийлж эхлэв.

Эрдэмтэд аливаа гуурсан радио нь хатуу биет ба ... хоосон чанар зэрэг хэцүү бүтцийн элементүүдийг нэгтгэдэг гэж үзжээ. Утас, конденсатор, ороомог, эсэргүүцэл - энэ бүхэн хатуу, энэ бүгдийг удаан хугацаанд засах, бат бөх хийх боломжтой. Радио хоолойнуудын талаар юу хэлэх вэ? Бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд чийдэнгийн цилиндрийг металл, тусгай хуванцар, керамикаар хийдэг. Энэ нь мэдээж тусалдаг. Гэсэн хэдий ч гол таагүй байдал - хоосон байдал - хэвээр байна. Үүнд нарийн төвөгтэй электродуудыг суурилуулж, катодын утасыг халаах шаардлагатай. Тэнд бүх зүйл зөөлөн, эмзэг, цочрол, сэгсрэхээс айдаг.

Хоосон байдал орлуулшгүй юм шиг санагддаг. Үүний дотор электрон урсгалууд ил гарч, зохицуулалтад хүртээмжтэй болж, радио хоолойн сүлжээний сул цахилгаан талбайн хүчинд автдаг.

Гэсэн хэдий ч зөвхөн хоосон байдалд л электронуудын хөдөлгөөнийг хянах боломжтой юу?

Хэрэв бид хоосон чанарын оронд хагас дамжуулагч болор оролдвол яах вэ? Мэдээжийн хэрэг, түүгээр гүйдэл дамжуулж, болорын цахилгаан дамжуулах чанарыг гаднаас нь өөрчлөх шаардлагатай. Гэхдээ та үүнийг яаж өөрчлөх вэ? Үүнд хүрэх боломжтой юу?

Радио технологийн цаашдын хөгжлийн хувь заяа эдгээр асуудлыг шийдэхээс хамаарна.

Ийнхүү О.В.Лосевын талст дээрх өсгөгч ба осцилляторын тухай санаа шинэ үндэслэлээр сэргэв. (117)

Мэдээжийн хэрэг, түүнд маш их зүйл өөрчлөгдсөн. Ийм зорилгоор ердийн илрүүлэгч ашиглах нь боломжгүй болсон. Тэд бага зэрэг нөлөө үзүүлсэн. Энэ яриа нь орчин үеийн радио хоолойтой итгэлтэйгээр өрсөлдөхүйц талст төхөөрөмж бүтээх тухай байв.

Бид асуудлыг шийдэх арга замыг тэр даруй олж чадаагүй. Харамсалтай бүтэлгүйтэл, эвдрэл, эргэлзээ олон байсан. Гэвч эцэст нь хариулт олдлоо: тийм ээ, болорын дамжуулалтыг хянах боломжтой, хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг бий болгох боломжтой - радио хоолойг орлуулах боломжтой. Төхөөрөмжийн онолыг боловсруулсан Америкийн физикчУильям Шокли. Түүний нутаг нэгт Бардин, Браттайн нар 1948 онд нэртэй төхөөрөмжүүдийн анхны дээжийг бүтээжээ болор триодуудэсвэл транзисторууд.

Тэд хэрхэн баригдсан бэ? Бид энэ талаар бага зэрэг ярих болно. Нэгдүгээрт, тэдгээрийн хийсэн материалын талаар хэдэн үг хэлье.

Кристал триодыг голчлон хагас дамжуулагч германиас хийдэг. Физик болон хагас дамжуулагч технологийг хөгжүүлэхэд асар их үүрэг гүйцэтгэсэн энэ бодисын хэрэглээний талаар бид өмнө нь дурдсан. Байгалийн шинжлэх ухааны түүхийн бас нэгэн сонирхолтой хуудас үүнтэй холбоотой.

Германы талст элемент нь хамгийн чухал хагас дамжуулагч юм. Урд талд нь германий нэг талст байдаг.

1869 онд Дмитрий Иванович Менделеев алдарт үелэх системээ бүтээхэд хэн ч германий байдаг гэж сэжиглэж байгаагүй. Гэхдээ гайхалтай химич цэвэр онолын шалтгаанаар түүний нээлтийг урьдчилан таамаглаж байсан. Эрдэмтэн үүнийг олон давхар ширээндээ байрлуулж, түүний үндсэн шинж чанарууд юу байж болохыг урьдчилан тодорхойлсон. Тогтмол хуулийн дагуу тухайн үед үл мэдэгдэх энэ бодис нь цахиурын мэдэгдэж буй элементтэй олон талаараа төстэй байх ёстой байв. Тиймээс Менделеев (118) үүнийг эксилициум (цахиур -) гэж нэрлэсэн. Латин нэрцахиур, санскрит хэл дээрх "эка" угтвар нь "ижил төстэй" гэсэн утгатай).

Арван зургаан жилийн дараа гайхалтай алсын хараа биелэв. Германы судлаач Винклер байгалийн эрдсийн аль нэгнээс эко цахиур олсон бөгөөд түүнд эх орныхоо нэрийг өгчээ. Энэ бол шинжлэх ухааны сэтгэлгээний жинхэнэ ялалт байсан юм.

"Тогтмол байдлын тухай сургаалын үнэн зөвийг нотлох илүү гайхалтай нотолгоог олох нь бараг боломжгүй юм" гэж Винклер бичжээ ... Энэ бол зоримог онолын баталгаа биш юм; Эндээс бид ... мэдлэгийн талбарт хүчтэй алхам болохыг харж байна."

Дахин практик хэрэглээ нээлттэй элементЭхэндээ би бараг ойлгодоггүй байсан. Удаан хугацааны туршТүүний мөнгөн саарал гялалзсан талстууд нь зөвхөн химийн цуглуулгад өвөрмөц үзмэр болж байв. Гэхдээ төлөө сүүлийн жилүүдэдгермани нь хамгийн чухал техникийн материал болсон. Тэрээр радио хоолойг орлуулагч болор төхөөрөмжүүдийн үндэс болсон даруйдаа алдрын титэм хүртжээ.

Энд бидний өмнө байна - Германы триод, болор, хоосон чанарыг орлуулж, радио хоолойн шилэн хөөсийг орлуулж байна. Энэ нь вандуй шиг жижигхэн мөөгөнцөр шиг харагдаж байна. Малгайнаас гурван утас гарч ирдэг.

Хагас дамжуулагч триодууд. Тэд радио хоолойноос хичнээн жижиг вэ!

Үүнийг нээвэл бяцхан ган төхөөрөмжид ч эзлэхүүний дийлэнх хувийг (119) их бие, бүрхүүл эзэлдэг болохыг та харах болно. Мөн болор өөрөө хэдэн арван дахин бага.

Төхөөрөмж хэрхэн ажилладаг, электронуудын урсгалыг хэрхэн удирддаг болохыг олж мэдье. Металл тавиур дээр гэж нэрлэдэг суурь,электрон дамжуулалттай германий талст хавтан амарч байна. Асаалттай дээд гадаргууКристалыг тусгайлан боловсруулж нүхний дамжуулалт бүхий талбайг бий болгосон. Ийм тохиолдлуудын нэгэн адил цоорхой ба электрон хэсгүүдийн хооронд блоклох давхарга гарч ирдэг. Хоёр маш нимгэн цагаан алтны утаснуудын үзүүрүүд нь талст гадаргуу дээр зэрэгцэн залгагдсан байдаг. Тэдний нэгийг нь нэрлэдэг ялгаруулагч,Бусад - цуглуулагч.

Эмиттер, коллектор, суурь нь болор өсгөгчийн гурван электрод юм. Тэд радио хоолойн катод, анод, тортой тохирч байна. Гэхдээ болорыг олшруулах хэлхээнд радио хоолойноос өөрөөр оруулдаг.

Хяналтын дохионы эх үүсвэр нь суурь ба ялгаруулагчийн хооронд холбогдсон байна. Шилжилтийг блоклох давхарга нь дохиог удирдахад саад болохгүй байхаар хийгддэг (дохиогийн цахилгаан талбар нь блоклох давхаргын цахилгаан талбайн эсрэг чиглэгддэг). Удирдах ёстой харьцангуй өндөр хүчдэлийн гүйдлийн эх үүсвэрийг резистороор дамжуулан коллектор ба сууринд нийлүүлдэг. Гэхдээ үүнд багтсан болно эсрэг чиглэлингэснээр блоклох давхарга нь гүйдлийг нэвтрүүлэхгүй.

Хагас дамжуулагч триодын хэлхээ.

Схем бэлэн боллоо. Хяналтын дохиог илгээцгээе.

Цахилгаан орны импульс нь ялгаруулагч утсаар болорын нүхний бүсэд ордог. Энэ нь саадны давхаргын нүхийг эвдэж, дотор нь нүх гаргадаг. Тиймээс цоорхойг ялгаруулагчаар болорын электрон хэсэгт шахдаг. Болор дотор богино хугацаанд тэнүүчилж, тэд коллекторын утаснуудын доор орж, хаалт давхарга нь энд нүхээр түр зуур баяжуулагдахад суурь ба коллекторын хооронд холбогдсон өндөр хүчдэлийн гүйдлийн хувьд цахилгаан дамжуулагч болдог. Энэ гүйдлийн импульс нь "хориотой" чиглэлд саадны давхаргаар дамжин өнгөрдөг. Энэ нь төхөөрөмжийн гадаад хэлхээний төлөв байдалд шууд нөлөөлдөг. Тэнд олшруулсан дохио гарч ирнэ. Болор дээр ялгаруулагч ба коллекторын утаснуудын төгсгөл ойртох тусам энэ нь илүү чухал юм.

Тиймээс бид сул цахилгаан дохиог болор ашиглан өсгөж, радио хоолойгүйгээр хийсэн. Кристал нь найдвартай. Энэ нь хатуу бөгөөд удаан эдэлгээтэй байдаг. Шилэн сав шиг хагарахгүй, хагарахгүй. (121)

Германы талстыг тусгайлан боловсруулснаар хавтгай хагас дамжуулагч триод гэж нэрлэгдэх боломжтой болгодог. Тэдгээрийн дотор болор нь харьцангуй гурван хэсэгт хуваагддаг том талбайнуудэлектрон ба нүхний дамжуулалт.

Хавтгай триодууд нь нимгэн хар тугалгатай утас шаарддаггүй тул илүү бат бөх, удаан эдэлгээтэй байдаг. Үүнээс гадна тэд өөрсдөдөө илүү чухал гүйдлийг дамжуулж, илүү тогтвортой ажиллах чадвартай.

Хагас дамжуулагч өсгөгч нь өөр нэг гайхамшигтай шинж чанараар ялгагдана - үр ашиг. Эцсийн эцэст тэд катодыг халаах эсвэл хүчтэй цахилгаан орон үүсгэхэд эрчим хүч зарцуулах шаардлагагүй болно. Хэрэв радио хоолойны үр ашиг хувь нь бага бол болор триодуудад энэ нь 50-60 хувьд хүрдэг.

Энэ бүхэнд асар их ашиг бий. Гэсэн хэдий ч хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд нь сул талуудтай байдаг.

Хамгийн нимгэн оролт ба давхаргууд, электродуудын хоорондох өчүүхэн зай - энэ бүхэн болор триодыг маш хурдан ажилладаг, маш олон давтамжтай цахилгаан хэлбэлзлийг нэмэгдүүлэх чадвартай байх ёстой. Үнэндээ бол эсрэгээрээ. Хатуу, болор дотор электронууд нь радио хоолойн хоосон байдал шиг чөлөөтэй байдаггүй. Тэд хөдөлгөөнөө өөрчлөх чадвараараа хязгаарлагдмал байдаг тул орчин үеийн радио инженерчлэлд чухал ач холбогдолтой цахилгаан хэлбэлзлийн хэт өндөр давтамжийг болор төхөөрөмжид хараахан ашиглах боломжгүй байна.

Олон оронд физикчид хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг илүү хурдан, хурдан болгохыг хичээж байна. Энэ замд тодорхой ахиц дэвшил гарсан. Жишээлбэл, гаднах гадаргуу нь электрон, болор нь нүхэнд суурилсан триодууд нэлээд үр дүнтэй байдаг. Дараа нь ялгаруулагч нь электронуудыг блоклох давхаргад оруулдаг бөгөөд тэдгээр нь нүхнээс бараг хоёр дахин илүү хөдөлгөөнтэй байдаг. Үүний үр дүнд (122) бидний ярьсан процессууд илүү хурдан явагддаг. Энэ төрлийн орчин үеийн болор триодууд секунд тутамд арван сая хүртэлх цахилгаан хэлбэлзлийг өсгөж чаддаг.

Бүр илүү дэвшилтэт болор өсгөгч гарч ирэв - тетродууд- өөр өөр дамжуулалттай хагас дамжуулагчийн дөрвөн талбайтай. Кристалуудын дотроос эдгээр нь хамгийн хурдан үйлдэл хийдэг рекорд эзэмшигчид юм. Тэд секундэд хэдэн арван, хэдэн зуун, бүр хэдэн мянган сая цахилгаан хэлбэлзлийг өдөөдөг эсвэл өсгөдөг. Илүү олон давтамжтай хэлбэлзэл хэвээр байх бөгөөд мэдээжийн хэрэг вакуум электроникийн домэйн хэвээр байх болно.

Шинэ төхөөрөмжүүдэд бусад сул талууд бий. Одоогоор болор ашиглан өндөр хүчин чадалтай тоног төхөөрөмж хийх боломжгүй. Германи нь халаахад шинж чанараа ихээхэн өөрчилдөг. Германы өсгөгч нь температурын өсөлтийг тэсвэрлэх чадваргүй. Тийм ч учраас сүүлийн үед хүмүүс цахиураас болор төхөөрөмж хийхийг илүүд үздэг. Тэд ааш зан багатай.

Үнэн бол энд сонирхолтой шийдэл байж болох юм: жижиг талст өсгөгчийг адилхан бяцхан хагас дамжуулагч цахилгаан хөргөгчинд оруулах (та тэдгээрийн талаар дээр дурдсан - "Дулаан хөөх" бүлгээс уншсан). Ийм туршилтыг явуулж, өгдөг сайн үр дүн.

Гэсэн хэдий ч заримдаа болор өсгөгч нь урьдчилан сэргийлэх бүх арга хэмжээг үл харгалзан ямар ч шалтгаангүйгээр шинж чанараа гэнэт өөрчилдөг. Ижил төрлийн төхөөрөмжүүд үргэлж ижил аргаар ажилладаггүй. Зөвхөн нэг шалтгаан бий: хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн онцлог шинж чанар нь хангалттай судлагдаагүй, тэдгээрийг үйлдвэрлэх технологи бүрэн боловсруулагдаагүй байна. Тиймээс хаа сайгүй радио хоолойг тэр дор нь хагас дамжуулагчаар солино гэж бодох нь огт буруу юм.

Хагас дамжуулагч нь вакуум электроникийг хөгжүүлэхэд маш их хэрэгтэй байдаг. Тэдгээрийг радио хоолойд электроны өндөр үр ашигтай шинэ эх үүсвэр, мөнгөн ус (123) шулуутгагч дахь цэнэгийг асаах төхөөрөмж болон бусад олон зүйлийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хагас дамжуулагч, вакуум төхөөрөмжүүдийн хооронд дайсагнал биш, харин нөхөрсөг өрсөлдөөн өрнөж байна.

Энэ хоёр чиглэлээр судалгаа шинжилгээний ажил, шинэ систем, шинэ дизайны шийдлийг эрэлхийлэх ажил хүлээж байна. Вакуум электроникийг гайхалтай шинэ бүтээлүүдээр баяжуулсан. Үүний зэрэгцээ хагас дамжуулагч радио төхөөрөмжийг жил бүр сайжруулж байна. Эрдэмтэд, инженерүүд, радио сонирхогчдын асар том арми уйгагүй хөдөлмөрлөж, өөрсдийн хөдөлмөрөөрөө болор бүтээх замыг засдаг.

Кристал төхөөрөмжийн бүх зүйл авсаархан, энгийн байдаг. Гэхдээ энэ энгийн байдал нь тийм ч хялбар биш юм. Бяцхан хагас дамжуулагч өсгөгч дээр филигриний ажлыг оруулав.

Эхлээд германий хоосон зайг тусгай машин дээр алмаазан хөрөө ашиглан хамгийн нимгэн хавтангаар хөрөөдөв. Та тэдгээрийг гартаа ч авч чадахгүй - тэд маш жижиг. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийг ангилж, химийн уусмалаар цэвэрлэв. Микроскопоор харахад бараг үл үзэгдэх утаснуудын шөрмөсийг болор дээр холбож, эсрэг талын үзүүрийг зузаан утсанд гагнаж байв. Дараа нь тэд төхөөрөмжийг хамгаалалтын лакаар бүрж, орон сууцанд хийж, бүх хоосон зайг тусгай хуванцараар дүүргэв. Зарим ажиллагааг агааргүй орчинд хийх шаардлагатай байсан бөгөөд зөв угсралтыг байнга хянаж байв цахилгаан хэмжилт. Гэхдээ энэ нь асуудлын төгсгөлөөс хол байна. Хагас дамжуулагч өсгөгчийг эцсийн байдлаар бэлэн болтол нь маш их оролдох болно.

Энэ үнэт эдлэлийн бараг бүх ажлыг гараар хийдэг. Хагас дамжуулагч радио төхөөрөмж угсрагч ямар их туршлага, ямар нарийн ур чадвартай байх ёстойг төсөөлөхөд амархан.

Одоо инженер, эрдэмтэд болор диод, триод үйлдвэрлэх механикжуулалт, (124) бүр автоматжуулалтыг шаардаж байна.

Алмазан хөрөөний оронд германий болон цахиурыг огтлоход хэт авиан шинжилгээг ашиглаж эхэлсэн. Хэт авианы генераторын байнга чичирдэг саваанд бэхлэгдсэн аюулгүй сахлын хутга нь цөцгийн тос руу ширээний хутга шиг хэврэг талст руу унадаг. Ердийн аргаар өөр талст хагас дамжуулагчийг боловсруулах нь цайны жигнэмэгээс хээтэй од хайчлахтай адил хэцүү байдаг. Хэт авиан нь материалыг хэмнэдэг (харьцуулахын аргагүй бага модны үртэс авдаг, үнэт алмаз хэрэггүй), ажлыг хурдасгаж, хамгийн чухал нь түүнийг механикжуулах боломжийг нээж өгдөг.

Мөн хамаарна анхны аргаталстуудын цахилгаан химийн боловсруулалт. Зарим төрлийн хавтгай хагас дамжуулагч триодын хувьд ер бусын нимгэн (0.005 миллиметр) герман хавтанг авах шаардлагатай. Та тэдгээрийг ямар ч механик өнгөлгөөний тусламжтайгаар авахгүй. Гэхдээ үүнээс гарах гарц олдсон хэвээр байв.

Сийлбэрийн уусмалын нимгэн урсгалыг талст герман хавтан дээр хоёр талаас нь чиглүүлдэг. Тэд нэгэн зэрэг утаснуудын үүргийг гүйцэтгэдэг: батерейгаас цахилгаан гүйдэл нь хагас дамжуулагч давхаргаар дамжин дамждаг. Нэг хагасаас хоёр минутын турш болорыг энэ цахилгаан химийн аргаар зэврүүлдэг. Германы хавтангийн хоёр талд нүхнүүд үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн хооронд хагас дамжуулагчийн нимгэн хальс үлддэг.

Дараа нь хальсны гадаргууг ижил цахилгаан химийн аргаар металл давхаргуудаар бүрсэн байна.

Боловсруулалтын явцад уусмалын тийрэлтэт болон хагас дамжуулагч дахь гүйдлийн хүчийг байнга, маш нарийн зохицуулах шаардлагатай байдаг. Тохируулга нь герман хавтан руу чиглэсэн гэрлийн туяагаар хийгддэг. Эцсийн эцэст, энэ хагас дамжуулагч нь гэрэлтүүлэх үед түүний дамжуулалтыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Түүнд чиглэсэн гэрэл илүү хүчтэй байх тусам хавтангийн цахилгаан дамжуулах чанар өндөр байх болно; улмаар түүгээр урсах гүйдэл (125) болон сийлбэрийн уусмалын урсгал хоёулаа нэмэгддэг.

Хавтгай триод үйлдвэрлэхэд диффузийн үзэгдлийг бас ашигладаг - нэг бодисын атомыг нөгөө бодисын зузаан руу удаан нэвтрүүлэх.

Болор радио төхөөрөмж хийх бусад гайхалтай аргуудыг санал болгож байна.

Зарим эрдэмтэд өөр өөр давхарга бүхий талстыг ургуулах боломжтой гэж үздэг. Хэд хэдэн шинжээчдийн үзэж байгаагаар химич нар уусмалаас энгийн талстыг гаргаж ирсээр ирсэнтэй адил нэг жижигхэн болор дотор бүхэл бүтэн радио электрон системийг бий болгох боломжтой болно. Колбонд эсвэл химийн аргаар хийсэн радио хүлээн авагч! Үүнээс илүү гайхалтай юу байж болох вэ!

Болор өсгөгч угсрах өвөрмөц үнэт эдлэлийн машинууд бас гарч ирдэг. Технологи хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн үйлдвэрлэлийг жинхэнэ массаар үйлдвэрлэж, бүр ч жижиг болгох тал руу явж байна. Инженерүүд одоо хүүхдийн шоо хэмжээтэй матриц бүтээх талаар нухацтай ярьж байна мянгаболор триодууд. Мөн тэд зөвхөн яриад зогсохгүй энэ асуудал дээр шаргуу ажилладаг.

Том нээлт хэзээ ч ганцаардмал байдаггүй. Энэ нь шинэ даалгавруудыг дэвшүүлж, холбогдох салбарт шинэлэг сэтгэлгээг тэжээдэг. Энэ нь ялангуяа хагас дамжуулагчийг радио инженерчлэлд нэвтрүүлсэн жишээн дээр тод харагдаж байна.

Кристал өсгөгчийн анхны дээжийг бүтээж эхэлмэгц радио төхөөрөмжүүдийн хэмжээг эрс багасгаж болох нь тодорхой болсон. Гэхдээ тэр даруй асуулт гарч ирэв: антенны талаар юу хэлэх вэ? Энэ нь үнэхээр өмнөх шигээ үлдэх үү? Эсвэл индукцийн ороомог, конденсатор уу? Эцсийн эцэст, хэрэв тэдгээрийг багасгахгүй бол пропорциональ байдал (126) байх болно - зөвхөн эд ангиудын хэмжээ төдийгүй техникийн түвшинд ч гэсэн. Үнэн хэрэгтээ, жижиг хагас дамжуулагч өсгөгчийн хажууд том утсан ороомог байрлуулах нь энгийн бөгөөд төгс төгөлдөр байдлын хувьд хамгийн тохиромжтой нь метроны галт тэргийг лаагаар гэрэлтүүлэхтэй адил юм. Тиймээс бүх радио бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шууд утгаар нь өөрчлөх, бүх практик радио төхөөрөмжийг дахин тоноглох даалгавар болов.

Дахин хэлэхэд хагас дамжуулагч, голчлон дуудагдсан материалууд аврах ажилд ирэв ферритүүд.

Хүн бүр тах соронз харсан. Та үүнийг чанга яригч, ямар ч цахилгаан үүсгүүр, машины соронзон хальснаас олох болно. Байнгын соронз нь ноцтой дутагдалтай байдаг - тэдгээр нь хүнд байдаг. Тэдгээрийг хөнгөн болгохын тулд металлын эрдэмтэд тусгай хайлш боловсруулсан. Тэдний зарим нь нэлээд үнэ цэнэтэй юм. Гэхдээ та маш хөнгөн металл хийж чадахгүй.

Металлын өөр нэг онцлог шинж чанарыг тэмдэглэе соронзон материал: Тэд цахилгааныг маш сайн дамжуулагч юм. Энэ өмчийг хэд хэдэн тохиолдолд ашигтайгаар ашигладаг - жишээлбэл, өндөр давтамжийн хатуурлын үед. Хувьсах талбар нь метал дахь электронуудыг хурдасгадаг. Температурыг хурдан нэмэгдүүлдэг цахилгаан гүйдлийн эргүүлэг үүсдэг. Энэ бол энд шаардлагатай зүйл юм. Гэхдээ бусад тохиолдолд халаах нь хортой байдаг.

Жишээлбэл, трансформаторын цөмийг авч үзье. Энэ нь огт халаах шаардлагагүй. Эцсийн эцэст энэ нь нэмэлт эрчим хүч шаарддаг. Үүнээс гадна, эргүүлэг урсгал нь соронзон металлыг хурдан соронзлох, соронзлохоос сэргийлж, ийм процессыг удаашруулдаг. Орчин үеийн радио төхөөрөмжүүд нь ихэвчлэн маш "хурдан" шаарддаг. соронзон бодисууд.

Цахилгаанчин, радио инженерүүд үүнийг арилгахын тулд маш их хөдөлмөрлөдөг эргүүлэг урсгал. Трансформатор, багалзуур, ороомгийн голыг тусгаарлагч лакаар бүрсэн нимгэн төмөр хавтангаар хийхээр шийдсэн. Ийм цөмийг төмрийн үртэстэй огтлолцсон тусгаарлагч массаас хийсэн. Энэ нь зарим ашиг тусыг авчирсан (127), гэхдээ би илүү ихийг хүсч байсан. Бараг цахилгаан гүйдэл дамжуулдаггүй хөнгөн соронзон бодисыг олох нь хамгийн тохиромжтой.

Феррит нь яг ийм зүйл болж хувирсан.

Феррит нь өдөр тутмын дүр төрхтэй байдаг. Саарал хар үл үзэгдэх хавтан, цагираг, саваа. Эдгээр нь байгальд өргөн тархсан хамгийн түгээмэл бодисууд болох төмрийн исэл ба бусад металлуудаас бүрддэг. Энгийн хүдрийн магнетит ч мөн адил тэдэнд хамаарна.

Өнгөрсөн зуунд ч гэсэн химичүүд ийм нэгдлүүдийн найрлагыг мэддэг байсан дотоод бүтэц, үндсэн шинж чанарууд. Хүнд өгч чадах бүхнээ шинжлэх ухаан тэднээс аль эрт авсан юм шиг санагдав.

Гэвч бодит байдал дээр энэ нь өөр болсон. Хэдэн жилийн өмнө физикчид ферритийг судалж эхэлсэн. Тэд нунтаг болгон нунтаглаж, янз бүрийн хэмжээгээр хольж, дарж, шатааж, нунтаглаж эхлэв. Хэрэв ийм материалыг тусгай аргаар боловсруулбал тэд янз бүрийн, маш үнэ цэнэтэй хослолыг олж авдаг. цахилгаан шинж чанарсоронзонтой.

Ферритүүдийн дотроос сул соронзон орны үед ч аянгын хурдаар соронзлогддог материалууд байдаг бөгөөд соронзон орны өөрчлөлттэй холбоотойгоор соронзлолыг цаг хугацааны явцад хурдан өөрчилдөг. Ийм материалаар хийсэн утсаар ороосон саваа нь маш сайн антен болж чаддаг.

Ийм савааг одоо олон шинэ радио, телевизүүдээс харж болно. Антеннууд нь маш жижиг тул тэдгээрийг орон сууцанд шууд суулгадаг. Жишээлбэл, Дорожный хүлээн авагч нь харандааны урттай антенаар тоноглогдсон байдаг. Энэ нь олон метр төмөр утсыг орлуулдаг. Соронзон феррит антен нь шүдэнзний хэмжээтэй ч байж болно! (128)

Ороомог, трансформатор, багалзуурд зориулсан феррит судал нь радио инженерийн хувьд гайхалтай бэлэг юм. Ийм гол цөмтэй болсон учраас тэмцэл хийх шаардлагагүй болсон эргүүлэг урсгал, соронзлолын урвуу хурдыг анхаарч үзээрэй. Феррит хавтан дээр сойзоор түрхсэн цахилгаан дамжуулагч бодисын жижиг спираль (өөрөөр хэлбэл зурсан) хүлээн авагчид ихэвчлэн том хэмжээтэй ижил үүрэг гүйцэтгэдэг гэдэгт итгэхэд бэрх юм. индукцийн ороомогутсаар хийсэн.

Мэдээжийн хэрэг, спираль зурахаас гадна хэвлэх боломжтой. Холбогч дамжуулагч болон эсэргүүцэл гэх мэт нарийн ширийн зүйлийг хоёуланг нь хэвлэх нь тийм ч хэцүү биш юм (дашрамд хэлэхэд, тэдгээрийг одоо цаасан дээр хурц үзүүртэй харандаа үлдээдэг цэгийн хэмжээтэй болгож болно). Эцэст нь конденсаторыг феррит дээр биш, харин бусад бодисоор хийсэн хавтан дээр хэвлэх боломжтой - ферроэлектрик, жишээлбэл барийн титанатууд.

Барийн титанатууд болон бусад ижил төстэй бодисууд нь орчин үеийн радио инженерчлэлийн гайхалтай материал юм. Хэдэн жилийн өмнө тэдний үнэ цэнэтэй шинж чанарууд илэрсэн Зөвлөлтийн физикчЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн корреспондент гишүүн Б.М.Бул. Тэдгээрийг ашигласнаар ер бусын шинж чанартай жижиг (129) конденсатор - варикондуудыг хийж, радио төхөөрөмжийг ихээхэн хялбаршуулдаг бяцхан антен болон бусад төхөөрөмжийг бий болгох боломжтой.

Кристал диод ба триод, феррит эд анги, варикондуудыг нэвтрүүлсэн нь нарийн төвөгтэй радио системүүд - бүхэл бүтэн радио дамжуулагч эсвэл радио хүлээн авагчийг үл тоомсорлож болохуйц хэмжээгээр багасгаж болохыг харуулж байна. Ил захидал, шуудангийн марк үйлдвэрлэдэгтэй адил өвөрмөц хэвлэх арга замаар тэдгээрийг бүтээх боломж нээгдэж байна.

Аливаа радио төхөөрөмж эрчим хүчээр тэжээгддэг байх ёстой. Гэрийн хүлээн авагчийг ажиллуулахын тулд хэдэн арван ватт шаардагдана. Тэдгээрийг гэрэлтүүлгийн сүлжээ, батерейгаас, саяхан бидэнд аль хэдийн танил болсон дулааны цахилгаан үүсгүүрээс авдаг.

Радио шуудангийн маркны хэмжээтэй, хүрэмний энгэр дээр зүгээр л оёдог байсан бол яах вэ? Тэд мөн сүлжээнд холбогдох эсвэл хүнд, том батерейнд холбогдох шаардлагатай юу?

Үгүй ээ, бяцхан хагас дамжуулагч радио төхөөрөмжид ийм тэжээлийн хангамж шаардлагагүй. Энэ нь ердийн орчин үеийн радио төхөөрөмжөөс хэдэн арван, зуу, бүр олон мянга дахин бага эрчим хүч шаардагдана. Тиймээс түүнд жижиг зай хангалттай байх болно, дашрамд хэлэхэд тэд одоо багтаамжтай, удаан эдэлгээтэй болгож сурсан.

Тэдний нэг нь энд байна - энэ нь шүдэнзний хагастай тэнцүү юм. Түүний жин нь 5 грамм, үйлчилгээний хугацаа юм жил гаруй. Хоёр жилийн хугацаатай товчлуурын хэмжээтэй батерейнууд байдаг. Мөн жижиг батерейнууд байдаг.

Магадгүй бүр илүү сонирхолтой зүйл бол атомын батерей гэж нэрлэгддэг зүйл юм. Түүний тасралтгүй хүчинтэй байх хугацаа нь хорин жилээс дээш байна. (130)

Атомын батерейны загвар нь хагас дамжуулагч хавхлагын фотоэлелтэй төстэй бөгөөд зөвхөн энергийн эх үүсвэр нь гэрэл биш, харин цацраг идэвхт цацраг. Цахиурын талстыг тусгай боловсруулалтаар электрон болон нүхний бүсүүд үүсгэдэг бөгөөд цөмийн уурын зууханд олж авахад хэцүү биш бодис болох цацраг идэвхт стронцийн давхаргаар бүрсэн байдаг. Эвдрэлд орохдоо стронцийн атомууд бета туяа гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл зүгээр л электронуудын урсгалыг ялгаруулдаг.

Тэд тус бүр хагас дамжуулагч руу орохдоо хоёр зуун мянга орчим дамжуулагч электроныг ялгаруулдаг.

Ийм батерейг радио хүлээн авагчид яг үйлдвэрлэсэн үед нь суулгаж болох бөгөөд энэ нь хүлээн авагч нь хуучирч дуусах хүртэл ажиллах болно (энэ нь хорин жилийн дараа болно гэдгийг та баталж чадна).

Гэсэн хэдий ч хагас дамжуулагч радио төхөөрөмжүүд заримдаа батерейгүй ажилладаг. Тэдгээрийг эрчим хүчээр хангах боломжтой, жишээлбэл, хавхлагын фотоэлелүүд - гэрлийн урхи. Саяхан дөрвөн болор өсгөгчтэй халаасны “нарны” радио хүлээн авагчийг Америкийн нэгэн компанийн инженерүүд бүтээжээ. Хэсэг хугацаанд гэрэлд байлгаад дараа нь бүрэн харанхуйд таван зуун цаг ажиллах боломжтой. Энэхүү хүлээн авагчийн жин 280 грамм байна.

Эцэст нь радио сонирхогчид радио төхөөрөмжийг батарейгүйгээр тэжээх өөр нэг гайхалтай аргыг олжээ. Бяцхан хагас дамжуулагч радио нь цахилгаанаар хангадаг... хүний ​​дуу хоолой бол радиогоор дамждаг дуу чимээ юм.

Та микрофон руу ярьж байна. Тэнд дуу хоолойны дууг цахилгаан импульс болгон хувиргадаг. Үүссэн импульсийн гүйдлийн энергийн зарим хэсгийг радио дамжуулагч руу илгээж, өсгөж, радио долгион болгон хувиргадаг. Микрофоны гүйдлийн бусад хэсгийг тусгай төхөөрөмжид жигдрүүлж, ижил (131) дамжуулагч, мөн хариу радио дохиог хүлээн авдаг хүлээн авагчийг тэжээдэг. Хагас дамжуулагч талстуудын тусламжтайгаар дуу авиа өөрөө радио долгион болж хувирдаг юм шиг санагддаг. Энэ бүхэл бүтэн систем нь маш нягт: радио станц нь микрофоны орон сууцанд багтдаг.

Радио инженер, хагас дамжуулагч сонирхогчоос асууя:

Ямар төрлийн хамгийн жижиг хэмжээтэйКристал дээрх радио төхөөрөмжүүд хүрч чадах уу?

Инженер мөрөө хавчина:

Өнөө үед улаан буудайн үр тарианы хэмжээтэй радио хүлээн авагчийн тухай мэдээг мэргэжилтнүүд уншаад гайхахгүй байх болно!

Энэхүү гайхамшиг, шинжлэх ухааны гайхамшигт ололтыг биширч, бид нэгэн зэрэг түүний практик үйлчилгээний боломжуудын талаар өөрийн эрхгүй боддог. Хэрэв бид улаан буудайн үр тарианы хэмжээтэй хүлээн авагчийн тухай ярьж байгаа бол асуулт гарч ирнэ: яагаад ийм микроскоп радио төхөөрөмж байдаг вэ? Энэ нь зөвхөн шоргоолжны үүрийг радиогоор хийхэд тохиромжтой, энэ нь гоёл чимэглэлийн зүйл шиг харагддаг ган бөөс, гэж Лесков "Зүүн талд" өгүүллэгт дүрсэлсэн. Түлхүүрээр шархадсан бяцхан "бөх" бүжиглэж эхэлснийг санаарай. Хэрэв жижигхэн радио төхөөрөмж Лесковын бөөстэй таарч байвал энэ нь ямар ашигтай вэ? Үнэхээр үгүй.

Мэдээжийн хэрэг, хагас дамжуулагч радио технологи нь радио төхөөрөмжүүдийг эцсийн байдлаар багасгахыг хичээдэггүй. Зорилго нь бяцхан рекорд тогтоох биш, харин хамгийн дэвшилтэт тоног төхөөрөмжийг тохиромжтой хэмжээгээр байрлуулах явдал юм.

Энэ ямар байна вэ?

Тамхины хайрцагны хэмжээтэй нарийн төвөгтэй радио хүлээн авагч (132) тийм ч ховор зүйл биш болжээ. Та халаасандаа хийгээд ажил руугаа явахдаа троллейбусанд радио сонсоно.

Кристал дээр дамжуулах, хүлээн авах радио суурилуулалтыг шүдэнзний хайрцагт хийж болно. Энэ нь жишээлбэл спортод маш их тус болдог. Онгоцноос анх удаагаа агаарын ангал руу шидсэн шүхэрчин туршлагатай андтайгаа газар ярилцаж, түүний тайван зөвлөгөөг сонсож байна. Дасгалжуулагч радиогоор слалом цаначин, усанд сэлэгч, гүйгч нарт зааварчилгаа өгдөг.

Барилгын салбарт ийм бяцхан радио станцууд ямар ашигтай вэ! Өрлөгийн мастер нь краны оператортой байнга холбоотой байх боломжтой. Орилж дуугаа чангалах шаардлагагүй, “миний”, “вира” гэх орилоон дуусч, амны хаалт хэрэггүй болно.

Дараа нь шинэ боломжууд байна. Ирээдүйн утсыг төсөөлөөд үз дээ. Энэ бол хүрэмний халаасан дахь жижиг бичлэг, эсвэл тусгайлан тоноглогдсон үзэг юм: нэг талдаа микрофон, нөгөө талд нь царс шиг чихэвч байдаг.

Утас нь шаардлагагүй утастай байх болно. Хэт богино радио долгионМанай орон сууц, үйлдвэр, байгууллагуудыг машин, онгоцтой холбоно төмөр замын галт тэргээрболон явган зорчигчид. Хүн хаана ч, хэзээ ч, ямар ч цэгээр утсаар ярих боломжтой болно. Энэ асуудал өнөөдөр тусгай сэтгүүлийн хуудсан дээр нухацтай яригдаж байна. Ийм холболтын хувьд нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн нэр томъёо байдаг - "бүх нийтийн".

Радио дамжуулагчаар хөлбөмбөг тоглох боломжтой гэж та бодож байна уу?

Ухаан алдсан хүний ​​асуулт гэж чи хэлдэг.

Энэ хариулт дэндүү яаруу болсон нь харагдаж байна.

Хагас дамжуулагч радио төхөөрөмжүүдийг одоо маш бат бөх, найдвартай болгож, бөмбөгний дугуйнд бэхлэх боломжтой болсон тул хөлбөмбөгчдийн цохилтоос болж төхөөрөмжийг гэмтээхгүй. Энэ ямар хэрэгтэй юм бэ? Яагаад бөмбөгөнд радио станц хэрэгтэй байна вэ?

Америкт түгээмэл спортын тоглоомгольф. Тэд жижиг хатуу бөмбөгийг саваагаар цохидог - энэ нь үсэрч, эргэлдэж, нүхэнд цохиулдаг, гэхдээ заримдаа өвс, бутанд төөрсөн байдаг. Тоглогчид заримдаа үүнийг удаан хугацаанд хайх хэрэгтэй болдог. Тиймээс бөмбөг алга болохгүйн тулд хайлтыг хурдасгахын тулд тэд хагас дамжуулагч радио дамжуулагч суурилуулахыг санал болгов. Бөмбөлөг хичнээн чанга байсан ч түүний доторх радио дамжуулагч нь зогсолтгүй ажилладаг. Энэ нь тоглуулагчийн саваанд суурилуулсан чиглэлтэй антен бүхий хүлээн авагчаар авах боломжтой радио дохиог ялгаруулдаг. Хэрэв (134) бөмбөг алдагдсан бол тоглогч радио зөөгчийг чихэндээ нааж, алга болсон бөмбөгний "дуу хоолой" сонсогдох чиглэлийг хялбархан олно. Одоо үүнийг олоход маш хялбар болсон.

Хагас дамжуулагч өсгөгчийн ийм хэрэглээ нь практик шинж чанараас илүү сурталчилгаа юм. Үүнтэй ижил зорилгоор болор дээрх радио дамжуулагчийг энгийн сантехникийн алхаар суурилуулсан. Та хүссэн хэмжээгээрээ алхаар цохиж болно, төхөөрөмж ажиллахаа болино.

Одоо ийм төрлийн радио инженерийн хачирхалтай зүйлс, хагас дамжуулагч тоглоомууд олон бий. Тэд болор диод ба триодын хамгийн практик үнэ цэнийн талаар тодорхой ойлголт өгдөг. Бидний эмзэг, эмзэг гэж үздэг тоног төхөөрөмж нь чулууны бат бөх чанарыг олж авдаг. Үүнийг нислэгийг нь судлахын тулд өндөр пуужинд, тэр ч байтугай их бууны суманд суулгаж болно. Хамгийн их ачаалалтай орчинд энэ нь ямар ч саадгүйгээр үйлчлэх болно.

Хагас дамжуулагч бий болсноор нисэх онгоц, нисдэг тэрэг, хөлөг онгоцны радио төхөөрөмж ямар бат бөх болсон бэ. Хамгийн хурц цохилт, хүчтэй сэгсрэх нь аймшигтай байхаа больсон!

Бид хагас дамжуулагч радио технологийн гайхалтай үйлчилгээний цөөн хэдэн жишээг өгсөн. Магадгүй тэд хамгийн ил тод биш байж магадгүй юм.

Гэхдээ одоо энэ чиглэлээр хагас дамжуулагчийг ашиглах олон янзын боломжуудыг урьдчилан таамаглахад хэцүү хэвээр байна. Бараг өдөр бүр шинэ нээлт, шинэ шийдлүүдийн тухай мэдээ авчирдаг.

Баруун талд байгаа зураг нь хагас дамжуулагч дээр бүхэлдээ угсарсан ТВ-ийн боломжит дүр төрхийг харуулж байна. Энэ нь катодын цацрагийн хоолойн оронд металл тор бүхий нэг төрлийн хавтгай гэрэлтэгч дэлгэцийг ашиглах болно.

Бэхний савны чинээ дуу бичих төхөөрөмж бүтээж байна. ТВ нь вакуум хоолойгүйгээр, хавтгай дэлгэцтэй бүтээгдсэн. Үүнийг зураг шиг хананд өлгөх, эсвэл ширээний хуанли шиг ширээн дээр байрлуулж болно. Хэзээ нэгэн цагт халаасны зурагт гарч ирэх болно - дэвтэр маягийн видео утаснууд.

Төгөлдөр хуурыг хоёр зуун тавин жилийн өмнө зохион бүтээжээ. Хийл, хийл, төрөл бүрийн зэс, модон хоолойнууд бүр эрт бий болсон.

Олон зууны туршид тэд бүгд төгс төгөлдөрт хүрсэн. Бид итгэлтэйгээр хэлж чадна: та чавхдас, зэгс, чичиргээт агаарын баганаас орчин үеийн хөгжмийн зэмсгүүдээс илүү сайхан дуу гаргаж чадахгүй. Гэхдээ энэ нь илүү сайхан дуу чимээ гаргах боломжгүй гэсэн үг үү? Мэдээж үгүй. Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд шинэ хөгжим сонирхогчид гарч ирэв - цахилгаан. Тэд гайхамшигтай, урьд өмнө нь үл мэдэгдэх дуу хоолойтой олон хэрэгслийг бүтээсэн (136) цахилгаан чичиргээ нь радио хоолойд төрж, хувирч, олшруулдаг. Тиймээс бүх цахилгаан хөгжмийн зэмсгүүд нь гуурсан радиогийн сул талтай байдаг: богино насалдаг, хүнд, том хэмжээтэй байдаг. Жишээлбэл, нэг дуут хөгжмийн зэмсэг Эмиритон нь ойролцоогоор 90 кг жинтэй. Хэт их!

Өнөө үед цахилгаан хөгжим сонирхогчид хагас дамжуулагчийг хөгжүүлэх ажилд идэвхтэй оролцож байна. Кристал осциллятор, өсгөгч бүхий анхны цахилгаан эрхтнүүд аль хэдийн баригдсан. Хэдэн жил өнгөрч, бидний гэр орон, цэцэрлэгт хүрээлэн, гудамжинд гайхамшигтай цахилгаан хоолой, хонх, утас дуугарах болно. Хөгжмийн зохиолчид зөвхөн партитур төдийгүй шинэ тембр бий болгож эхэлнэ. Хөнгөн, найдвартай цахилгаан хөгжмийн зэмсгүүд гарч ирэх бөгөөд хүн бүрт хүртээмжтэй, эзэмшихийн тулд олон жил суралцах шаардлагагүй болно.

Шинжлэх ухаанаар баяжуулсан, хөгжмийн соёлард түмэнд улам ойртох болно.

Орчин үеийн электроникийн оргил нь эргэлзээгүй тооцоолох төхөөрөмж юм. Тэд нарийн төвөгтэй математик тооцоолол хийж, машин ажиллуулж, текстийг нэг хэлээс нөгөө хэл рүү орчуулж, шатрын бодлого шийдвэрлэдэг. Хүн машинд "заавар" өгдөг бөгөөд дараа нь тэр өөрөө хэдхэн цаг, бүр минутын дотор титаник тооцооллын ажлыг гүйцэтгэдэг. олон жилийн туршолон зуун хүний ​​хөдөлмөр.

Цахим компьютерууд нь маш нарийн төвөгтэй, төвөгтэй байдаг. Тэд асар том танхим, заримдаа бүхэл бүтэн барилгуудыг эзэлдэг. Мөн тус бүр нь мянга мянган радио хоолойтой. Хагас дамжуулагчийг ашиглах нь энд ямар гайхалтай нөлөө үзүүлж байгааг ойлгоход хэцүү биш юм. Чип дээрх тоолох машин нь хэд дахин бага зай шаарддаг, илүү хөнгөн, эрчим хүчний хэрэглээнд харьцуулшгүй хэмнэлттэй (137), хамгийн чухал нь илүү найдвартай байдаг. Хэд хэдэн нимгэн утсаар дамжсан гурван миллиметрийн феррит цагираг нь санал тоолох машины хос радио хоолой болон бусад хэд хэдэн хэсгийг сольж чаддаг. Бусад төрлийн ферритүүд нь цахим тоолох төхөөрөмжийн өвөрмөц санах ойн эсийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Ирээдүйд ширээний компьютер, магадгүй халаасны хэмжээтэй, хагас дамжуулагч дээр суурилсан компьютерууд гарч ирэх нь дамжиггүй. Эдгээр нь хүний ​​бие махбодийн төдийгүй оюун санааны хөдөлмөрийг жинхэнэ иж бүрэн механикжуулах хэрэгсэл болно.

Вакуум хоолой ашигладаг электрон компьютерийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг. Зүүн талд феррит хэсгүүдэд ижил угсралт байна.

Цахим тооцооллын технологи цаг уурчдын тусламжид ирж, бид одон орны хувьд үнэн зөв цаг агаарын урьдчилсан мэдээг хүлээн авах болно. Нягтлан бодогч, номын санч, диспетчер машинуудад төрөл бүрийн каталог, мэдээллийн тайлан, хуваарь, статистикийн тайлан гаргах зааварчилгааг өгнө.

Гэрлэн дохиотой холбогдсоноор гудамжны хөдөлгөөнийг компьютер зохицуулна.

Нисэх онгоцны хөдөлгөөнийг газраас автоматаар хянах анхны туршилтуудыг хийсэн. Электрон компьютерийн командын дагуу онгоц бие даан хөөрч, хөөрч, маневр хийж, хүссэн (138) газартаа газарддаг. Энэхүү гайхамшигтай автоматжуулалт нь шинжлэх ухааны зөгнөлт түүхийн "хараатай" машиныг хэр хол орхисон бэ!

Аж үйлдвэрт электрон төхөөрөмжцех, бүхэл бүтэн үйлдвэрүүдийг удирдах болно. Түүхий эд гаргаж, технологио хянаж, өөрчлөх, ангилах, тоолох ажлыг хүн хүчээр хийнэ. Мөн энд хаа сайгүй хагас дамжуулагч нь асуудалгүй үйлчилгээ үзүүлэх болно.

Бидний цаг үеийг атомын эриний эхлэл гэж нэрлэдэг. Зөвтгөсөн нэр, гэхдээ бүрэн бус. Дэлхийг хүн төрөлхтний сайн сайхны төлөө дахин бүтээх нь шинжлэх ухаанд олон том ялалтыг авчирдаг. Энд ололт амжилтууд байна цөмийн физик, электроникийн хурдацтай хөгжил, хагас дамжуулагч физикийн дэвшил, химийн гайхалтай амжилтууд. Эрчим хүч, төмөрлөг, механик инженерчлэл, барилга, хөдөө аж ахуйн салбарт хүчирхэг, ухаалаг технологи бий.

Хагас дамжуулагчийн судалгаа нь нарийн мэдлэг, үйлдвэрлэлийн бүхий л чухал салбаруудтай нэгдэж, тэдний олон жилийн туршлагад тулгуурлан урагшилдаг.

Хариуд нь хагас дамжуулагч физик нь шинжлэх ухаан, технологийн холбогдох салбаруудыг баяжуулж өгдөг.

Энэ нь, жишээлбэл, ийм болсон хагас дамжуулагч материалмаш сайн катализаторууд - химийн процессын хурдасгуурууд. ЗХУ-ын ШУА-ийн корреспондент гишүүн С.З.Рогинский саяхан болтол химичүүд "язгууртнуудын дунд жижиг хөрөнгөтний" байр суурьтай байсан гэж нэгэн эрдэм шинжилгээний хурал дээр тэмдэглэжээ. Мольерийн баатар түүнийг амьдралынхаа туршид зохиолоор ярьж байсан гэж сэжиглээгүй бөгөөд химич нар химийн олон процесст хагас дамжуулагчтай, хагас дамжуулагч дахь электрон процессуудтай харьцдаг гэдгийг мэддэггүй байв.

Багажны үйлдвэрлэл нь хагас дамжуулагчийн өөр нэг шинж чанарыг (139) эзэмших ёстой - гадаад соронзон орны нөлөөн дор тэдгээрийн доторх цахилгаан гүйдлийг шилжүүлэх. Үүний үндсэн дээр урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй мэдрэмтгий, нарийвчлалтай луужин бий болгож, объектын хөдөлгөөнийг миллиметрийн арван саяны нэг хүртэл илрүүлэх чадвартай төхөөрөмжүүдийг бүтээх боломжтой!

Хагас дамжуулагч физик нь энэ шинжлэх ухааны хувьд физиологи гэх мэт гэнэтийн мэдлэгийн салбартай тулгарах шаардлагатай болсон. Энд бас электрон үзэгдэл чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь харагдаж байна. Унгарын физиологич Э.Эрнст удалгүй хэд хэдэн болохыг анзаарсан онцлог шинж чанаруудМэдрэлийн зарим бүтцийн формацууд нь нэг төрлийн хагас дамжуулагч шулуутгагч гэж үзвэл мэдрэлийн үйл явц нь энгийн тайлбарыг олдог. Мэс заслын эмч нар одоохондоо үл мэдэгдэх хагас дамжуулагчийг ашиглан хиймэл мэдрэл хийж сурахыг хэн мэдэх билээ!

Хагас дамжуулагч бодисын механик шинж чанарыг хангалттай судлаагүй байна. Үүний зэрэгцээ ийм судалгааны хүрээ өргөн бөгөөд талархалтай байдаг. Зарим хагас дамжуулагч нь 4000 градусаас дээш температурыг тэсвэрлэх чадвартай, онцгой хүчтэй, халуунд тэсвэртэй байдаг! Хэзээ нэгэн цагт ийм материалаар гариг ​​хоорондын сансрын хөлгийн хөдөлгүүр, тоног төхөөрөмжийн шаталтын камерууд баригдах байх. цөмийн хөдөлгүүрүүд.

Өнөөдрийн хагас дамжуулагчийн судалгаа бидний өмнө маргааш нуугдаж буй цаг хугацааны хөшигний зөвхөн нэг буланг л өргөсөн. Гэхдээ энэ хагарлаар ч бид маш их зүйлийг харсан. Маргааш хотод бид хяруугаар халсан барилгууд, элсэн цөлд гэрэлтсэн энергийн гайхалтай урхитай тулгарлаа. Бид нарны эрчим хүчний төрөлтийг урьдчилан харсан. Бид шинэ радио технологи дэлхий даяар тархаж, алсын хараа, санах ойтой бяцхан машинуудын ялалтын маршийг харж, урьд өмнө байгаагүй хөгжмийн зэмсгийн дууг сонссон.

Эдгээр нь бидний ирээдүйн үр тариа юм. Гэхдээ тэдгээрийг авахад амаргүй. (140) Мянга мянган том жижиг саад бэрхшээлийг даван туулж, хагас дамжуулагчийн онолыг - талст төдийгүй шилэн ба шингэнийг - цаашид хөгжүүлж, тэдгээрийг цэвэршүүлэх, боловсруулах илүү сайн арга замыг олох ёстой.

Хагас дамжуулагчийн физикийн салбарт дөрөвний нэг зуу гаруй амьдралаа зориулсан Зөвлөлтийн ахмад эрдэмтэн, Социалист хөдөлмөрийн баатар, академич А.Ф.Иоффе “Бид техникийн дэвшлийн шинэ эринд орж байна. Бидэнд ойрын жилүүдэд, ойрын хэдэн арван жилд ямар ч хэмжээний асуудлыг шийдвэрлэхэд ёс суртахууны болон материаллаг хүч чадал, чадавхи хангалттай бий."

ЗХУ-ын эрдэмтэд, инженерүүд урагшаа итгэлтэйгээр харж байна. Зоригтой мөрөөдөлтэй, саруул ухаантай, шинжлэх ухаанд уйгагүй сонирхогч хүмүүс маргаашийн ард түмний өмч болох, ирэх коммунизмын тоо томшгүй олон зуунд багтах зүйлийг өнөөдөр бэлдэж байна.

Хамгийн алдартай хагас дамжуулагч бол цахиур (Si) юм. Гэхдээ түүнээс гадна өөр олон хүн бий. Үүний жишээ бол цайрын хольц (ZnS), куприт (Cu 2 O), галена (PbS) болон бусад олон төрлийн байгалийн хагас дамжуулагч материал юм. Хагас дамжуулагчийн гэр бүл, түүний дотор лабораторид нийлэгжүүлсэн хагас дамжуулагч нь хүний ​​мэддэг хамгийн олон төрлийн материалуудын нэг юм.

Хагас дамжуулагчийн шинж чанар

Үелэх системийн 104 элементийн 79 нь металл, 25 нь металл бус, үүнээс 13 нь хагас дамжуулагч, 12 нь диэлектрик шинж чанартай байдаг. Хагас дамжуулагчийн гол ялгаа нь температур нэмэгдэхийн хэрээр цахилгаан дамжуулах чанар нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэгт оршино. Бага температурт тэд диэлектрик шиг, өндөр температурт дамжуулагч шиг ажилладаг. Хагас дамжуулагч нь металаас ийм байдлаар ялгаатай байдаг: металлын эсэргүүцэл нь температурын өсөлттэй пропорциональ хэмжээгээр нэмэгддэг.

Хагас дамжуулагч ба металлын өөр нэг ялгаа нь гэрлийн нөлөөн дор хагас дамжуулагчийн эсэргүүцэл буурч, харин сүүлийнх нь металд нөлөөлдөггүй явдал юм. Бага хэмжээний хольц оруулахад хагас дамжуулагчийн дамжуулалт бас өөрчлөгддөг.

Хагас дамжуулагч нь янз бүрийн болор бүтэцтэй химийн нэгдлүүдийн дунд байдаг. Эдгээр нь цахиур, селен зэрэг элементүүд эсвэл галлийн арсенид зэрэг хоёртын нэгдлүүд байж болно. Олон тооны полиацетилен (CH) n, - хагас дамжуулагч материал. Зарим хагас дамжуулагч нь соронзон (Cd 1-x Mn x Te) эсвэл төмөр цахилгаан шинж чанарыг (SbSI) харуулдаг. Бусад нь хангалттай допинг хэрэглэснээр хэт дамжуулагч болдог (GeTe ба SrTiO 3). Саяхан олдсон өндөр температурын хэт дамжуулагчийн ихэнх нь металл бус хагас дамжуулагч фазуудтай байдаг. Жишээлбэл, La 2 CuO 4 нь хагас дамжуулагч боловч Sr-тэй хайлш үүсэхэд хэт дамжуулагч (La 1-x Sr x) 2 CuO 4 болдог.

Физикийн сурах бичигт хагас дамжуулагчийг материал гэж тодорхойлдог цахилгаан эсэргүүцэл 10 -4-ээс 10 7 Ом хүртэл. Өөр тодорхойлолт бас боломжтой. Хагас дамжуулагчийн зурвасын завсар нь 0-ээс 3 эВ хүртэл байна. Металл ба хагас металлууд нь тэг энергийн зөрүүтэй материал бөгөөд 3 эВ-ээс хэтэрсэн бодисыг тусгаарлагч гэж нэрлэдэг. Үл хамаарах зүйлүүд байдаг. Жишээлбэл, хагас дамжуулагч алмаз нь зурвасын өргөн нь 6 эВ, хагас тусгаарлагч GaAs - 1.5 эВ. Цэнхэр бүсийн материал болох GaN нь 3.5 эВ зурвасын зайтай.

Эрчим хүчний зөрүү

Кристал тор дахь атомуудын валентын орбиталууд нь энергийн түвшний хоёр бүлэгт хуваагддаг - хамгийн дээд түвшинд байрладаг, хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанарыг тодорхойлдог чөлөөт зурвас ба доор байрлах валентын зурвас. Эдгээр түвшин нь болор торны тэгш хэм, атомуудын найрлагаас хамааран огтлолцох буюу бие биенээсээ хол зайд байрлаж болно. Сүүлчийн тохиолдолд бүсүүдийн хооронд эрчим хүчний цоорхой эсвэл өөрөөр хэлбэл хориотой бүс гарч ирдэг.

Түвшингийн байршил, дүүргэлт нь бодисын цахилгаан дамжуулах шинж чанарыг тодорхойлдог. Энэ шалгуурт үндэслэн бодисыг дамжуулагч, тусгаарлагч, хагас дамжуулагч гэж хуваадаг. Хагас дамжуулагчийн зурвасын зөрүү 0.01-3 эВ хооронд хэлбэлздэг бол диэлектрикийн энергийн зөрүү 3 эВ-ээс давсан байна. Түвшин давхцаж байгаа тул металууд энергийн цоорхойгүй байдаг.

Хагас дамжуулагч ба диэлектрик нь металаас ялгаатай нь электроноор дүүрсэн валентын зурвастай байдаг бөгөөд хамгийн ойрын чөлөөт зурвас буюу дамжуулагч зурвас нь валентын зурвасаас энергийн цоорхой буюу хориотой электрон энергийн бүсээр тусгаарлагдсан байдаг.

Диэлектрикийн хувьд дулааны энерги эсвэл жижиг цахилгаан орон нь энэ цоорхойгоор дамжин өнгөрөхөд хангалттай биш бөгөөд электронууд дамжуулалтын зурваст ордоггүй; Тэд болор торны дагуу хөдөлж, цахилгаан гүйдлийн тээвэрлэгч болж чадахгүй.

Цахилгаан дамжуулах чанарыг эхлүүлэхийн тулд валентын түвшний электронд энергийн зөрүүг арилгахад хангалттай энерги өгөх ёстой. Зөвхөн энергийн завсарын хэмжээнээс багагүй хэмжээний энергийг шингээж авснаар электрон валентийн түвшингээс дамжуулалтын түвшин рүү шилжинэ.

Хэрэв энергийн цоорхойн өргөн нь 4 эВ-ээс хэтэрвэл хагас дамжуулагчийн дамжуулалтыг цацрагаар эсвэл халаах замаар өдөөх нь бараг боломжгүй юм - хайлах температур дахь электронуудын өдөөх энерги нь энергийн цоорхойн бүсээр дамжин өнгөрөхөд хангалтгүй байдаг. Халах үед болор электрон дамжуулалт үүсэх хүртэл хайлдаг. Ийм бодисууд нь кварц (dE = 5.2 eV), алмаз (dE = 5.1 eV), олон давс орно.

Хагас дамжуулагчийн хольц ба дотоод дамжуулалт

Цэвэр хагас дамжуулагч талстууд нь өөрийн гэсэн дамжуулалттай байдаг. Ийм хагас дамжуулагчийг дотоод хагас дамжуулагч гэж нэрлэдэг. Дотоод хагас дамжуулагч нь тэнцүү тоонүх ба чөлөөт электронууд. Халах үед хагас дамжуулагчийн дотоод дамжуулалт нэмэгддэг. Тогтмол температурт үүссэн тоогоор динамик тэнцвэрт байдал үүсдэг электрон нүхний хосуудөгөгдсөн нөхцөлд тогтмол хэвээр байгаа дахин нэгдэх электрон болон нүхний тоо.

Бохирдол байгаа нь хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Тэдгээрийг нэмснээр цөөн тооны нүхтэй чөлөөт электронуудын тоог их хэмжээгээр нэмэгдүүлж, дамжуулалтын түвшинд цөөн тооны электронтой нүхний тоог нэмэгдүүлэх боломжтой. Хольцын хагас дамжуулагч нь хольцын дамжуулалттай дамжуулагч юм.

Электроныг амархан өгдөг хольцыг донорын хольц гэж нэрлэдэг. Донорын хольц нь валентын түвшин нь үндсэн бодисын атомаас илүү их электрон агуулсан атом бүхий химийн элементүүд байж болно. Жишээлбэл, фосфор, висмут нь цахиурын донор хольц юм.

Электрон дамжуулалтын муж руу үсрэхэд шаардагдах энергийг идэвхжүүлэх энерги гэнэ. Хольцын хагас дамжуулагч нь үндсэн бодисоос хамаагүй бага хэмжээгээр шаарддаг. Бага зэрэг халаах эсвэл гэрэлтүүлэх үед голчлон хольцын хагас дамжуулагчийн атомын электронууд ялгардаг. Атомыг орхиж буй электроны оронд нүх гардаг. Гэхдээ электронуудыг нүх рүү дахин нэгтгэх нь бараг тохиолддоггүй. Хандивлагчийн нүхний дамжуулалт маш бага байна. Цөөн тооны хольцын атомууд нь чөлөөт электронууд нүх рүү ойр ойрхон ойртож, түүнийг эзлэхээс сэргийлдэг тул энэ нь тохиолддог. Электронууд нүхний ойролцоо байрладаг боловч эрчим хүчний түвшин хангалтгүйн улмаас тэдгээрийг дүүргэх боломжгүй байдаг.

Донорын хольцыг бага зэрэг нэмбэл дамжуулагч электронуудын тоог уугуул хагас дамжуулагч дахь чөлөөт электронуудын тоотой харьцуулахад хэд хэдэн дарааллаар нэмэгдүүлдэг. Эндхийн электронууд нь хольцын хагас дамжуулагчийн атомуудын гол цэнэг тээвэрлэгч юм. Эдгээр бодисыг n төрлийн хагас дамжуулагч гэж ангилдаг.

Хагас дамжуулагчийн электронуудыг холбож, доторх нүхний тоог нэмэгдүүлдэг хольцыг хүлээн авагч хольц гэж нэрлэдэг. Хүлээн авагчийн хольц нь үндсэн хагас дамжуулагчтай харьцуулахад валентын түвшинд цөөн электронтой химийн элементүүд юм. Бор, галли, индий нь цахиурын хүлээн авагч хольц юм.

Хагас дамжуулагчийн шинж чанар нь түүний болор бүтцийн согогоос хамаардаг. Энэ нь туйлын цэвэр талстыг ургуулах хэрэгцээний шалтгаан юм. Хагас дамжуулагчийн дамжуулалтын параметрүүдийг нэмэлт бодис нэмэх замаар хянадаг. Цахиурын талстыг n төрлийн цахиурын талст үүсгэхийн тулд хандивлагч болох фосфороор (V дэд бүлгийн элемент) нэмдэг. Нүх дамжуулах чадвартай болор авахын тулд хүлээн авагч борыг цахиурт оруулна. Хагас дамжуулагчийг нөхөн олговортой Ферми түвшинтэй зурвасын завсарын дунд хэсэгт шилжүүлэхэд ижил төстэй аргаар бүтээдэг.

Нэг элементийн хагас дамжуулагч

Хамгийн түгээмэл хагас дамжуулагч бол мэдээж цахиур юм. Энэ нь германий хамт ижил төстэй болор бүтэцтэй хагас дамжуулагчийн өргөн хүрээний прототип болсон.

Si ба Ge нь алмаз ба α-цагаан тугалгатай ижил байдаг. Үүний дотор атом бүрийг хамгийн ойрын 4 атомаар хүрээлж, тетраэдр үүсгэдэг. Энэ зохицуулалтыг дөрвөлжин зохицуулалт гэж нэрлэдэг. Тетрадрик холбоос бүхий талстууд нь электроникийн үйлдвэрлэлийн үндсэн суурь болж, орчин үеийн технологид гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Үелэх системийн V ба VI бүлгийн зарим элементүүд нь мөн хагас дамжуулагч юм. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийн жишээ бол фосфор (P), хүхэр (S), селен (Se), теллур (Te) юм. Эдгээр хагас дамжуулагчид атомууд гурав (P), хоёр (S, Se, Te) эсвэл дөрөв дахин зохицуулалттай байж болно. Үүний үр дүнд ижил төстэй элементүүд нь хэд хэдэн өөр талст бүтэцтэй байж болох ба шил хэлбэрээр үйлдвэрлэгдэж болно. Жишээлбэл, Se нь моноклиник ба тригональ болор бүтэц эсвэл шил хэлбэрээр (энэ нь полимер гэж үзэж болно) ургадаг.

Алмаз нь маш сайн дулаан дамжуулалттай, маш сайн механик ба оптик шинж чанар, механик хүч чадал өндөр. Эрчим хүчний зөрүүний өргөн нь dE = 5.47 eV байна.

Цахиур бол хагас дамжуулагч юм нарны эрчим хүчээр ажилладаг, ба аморф хэлбэрээр - нимгэн хальсан нарны эсүүдэд. Энэ нь фотоволтайк эсүүдэд хамгийн их хэрэглэгддэг хагас дамжуулагч бөгөөд үйлдвэрлэхэд хялбар, цахилгаан механик шинж чанар сайтай. dE = 1.12 эВ.

Германий бол гамма спектроскопи болон өндөр үр ашигтай фотоволтайк эсүүдэд ашиглагддаг хагас дамжуулагч юм. Эхний диод болон транзисторуудад ашигласан. Цахиураас бага цэвэрлэгээ шаарддаг. dE = 0.67 эВ.

Селен нь цацрагийн өндөр эсэргүүцэлтэй, өөрийгөө эдгээх чадвартай, селен шулуутгагчдад ашиглагддаг хагас дамжуулагч юм.

Хоёр элементийн холболт

Үелэх системийн 3 ба 4-р бүлгийн элементүүдээс үүссэн хагас дамжуулагчийн шинж чанар нь 4 бүлэгтэй төстэй. 4-р бүлгийн элементүүдээс 3-4-р бүлгийн нэгдлүүд рүү шилжих. 3-р бүлгийн атомаас 4-р бүлгийн атом руу электрон цэнэгийг шилжүүлснээр холбоог хэсэгчлэн ион болгодог. Ионы чанар нь хагас дамжуулагчийн шинж чанарыг өөрчилдөг. Энэ нь Кулон хоорондын харилцан үйлчлэл, электронуудын зурвасын бүтцэд энергийн задралын энерги нэмэгдэх шалтгаан болдог. Энэ төрлийн хоёртын нэгдлийн жишээ бол индий антимонид InSb, галлийн арсенид GaAs, галлийн антимонид GaSb, индий фосфид InP, хөнгөн цагаан антимонид AlSb, галлийн фосфид GaP юм.

Кадми селенид, цайрын сульфид, кадми сульфид, кадми теллурид, цайрын селенид зэрэг 2-6-р бүлгийн бодисын нэгдлүүдэд ион чанар нэмэгдэж, түүний үнэ цэнэ улам бүр нэмэгддэг. Үүний үр дүнд 2-6-р бүлгийн ихэнх нэгдлүүд нь мөнгөн усны нэгдлүүдийг эс тооцвол 1 эВ-ээс илүү өргөн зурвастай байдаг. Мөнгөн усны теллурид нь энергийн цоорхойгүй хагас дамжуулагч, α-цагаан тугалга шиг хагас металл юм.

Лазер болон дэлгэц үйлдвэрлэхэд эрчим хүчний их зайтай 2-6 бүлгийн хагас дамжуулагчийг ашигладаг. Нарийссан энергийн зөрүүтэй 2-6 бүлгийн хоёртын нэгдлүүд нь хэт улаан туяаны хүлээн авагчдад тохиромжтой. 1-7-р бүлгийн элементүүдийн хоёртын нэгдлүүд (зэсийн бромид CuBr, мөнгөний иодид AgI, зэсийн хлорид CuCl) нь өндөр ион чанартай тул 3 эВ-ээс илүү өргөн зурвастай байдаг. Тэд үнэндээ хагас дамжуулагч биш, харин тусгаарлагч юм. Кулон хоорондын харилцан үйлчлэлийн улмаас болорын нэгдлийн энергийг нэмэгдүүлэх нь атомуудын квадрат зохицуулалтаас илүү 6 дахин их бүтцийг бий болгодог. 4-6 бүлгийн нэгдлүүд - хар тугалга сульфид ба теллурид, цагаан тугалганы сульфид нь хагас дамжуулагч юм. Эдгээр бодисын ионжуулагчийн зэрэг нь зургаан дахин зохицуулалтыг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. Их хэмжээний ион чанар нь тэднийг хэт нарийн зурвастай байхаас сэргийлдэггүй бөгөөд энэ нь IR цацрагийг хүлээн авахад ашиглах боломжийг олгодог. Эрчим хүчний өргөн ялгаа бүхий 3-5 бүлгийн нэгдэл болох галлийн нитрид нь спектрийн цэнхэр хэсэгт ажилладаг LED-д хэрэглэгдэх боломжтой болсон.

GaAs, галлиум арсенид нь цахиурын дараа ордог хамгийн алдартай хагас дамжуулагч бөгөөд IR LED, өндөр давтамжийн чип, транзистор, өндөр үр ашигтай фотоволтайк эс, лазер диод, болон цөмийн цацрагийн мэдрэгч. dE = 1.43 эВ бөгөөд энэ нь цахиуртай харьцуулахад төхөөрөмжийн хүчийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Энэ нь эмзэг, илүү их хольц агуулдаг, үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг.

ZnS, цайрын сульфид - цайрын давс устөрөгчийн сульфидын хүчил 3.54 ба 3.91 эВ-ийн зурвасын зайтай, үүнийг лазер болон фосфор болгон ашигладаг.

SnS, цагаан тугалганы сульфид - фоторезистор ба фотодиодуудад хэрэглэгддэг хагас дамжуулагч, dE= 1.3 ба 10 эВ.

Оксид

Металл исэл нь ерөнхийдөө маш сайн тусгаарлагч боловч үл хамаарах зүйлүүд байдаг. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийн жишээ нь никель исэл, зэсийн исэл, кобальт исэл, зэсийн давхар исэл, төмрийн исэл, европийн исэл, цайрын исэл юм. Зэсийн давхар исэл нь куприт эрдсийн хэлбэрээр оршдог тул түүний шинж чанарыг сайтар судалсан. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийг ургуулах журам нь бүрэн ойлгогдоогүй байгаа тул тэдгээрийн хэрэглээ хязгаарлагдмал хэвээр байна. Үл хамаарах зүйл бол цайрын исэл (ZnO) бөгөөд хувиргагч болон наалдамхай тууз, цавуу үйлдвэрлэхэд ашигладаг 2-6 бүлгийн нэгдэл юм.

Хүчилтөрөгчтэй зэсийн олон нэгдлүүдийн хэт дамжуулалтыг илрүүлсний дараа байдал эрс өөрчлөгдсөн. Мюллер, Беднорз нарын нээсэн анхны өндөр температурт хэт дамжуулагч нь 2 эВ-ийн энергийн зөрүүтэй La 2 CuO 4 хагас дамжуулагч дээр суурилсан нэгдэл байв. Гурвалсан лантаныг хоёр валенттай бари эсвэл стронциар сольсноор хагас дамжуулагч руу нүхний цэнэг зөөгчийг нэвтрүүлдэг. Шаардлагатай нүхний концентрацид хүрэх нь La 2 CuO 4-ийг хэт дамжуулагч болгон хувиргадаг. IN хугацаа өгсөнХэт дамжуулагч төлөвт шилжих хамгийн өндөр температур нь HgBaCa 2 Cu 3 O 8 нэгдэлд хамаарна. At цусны даралт ихсэхтүүний утга нь 134 К.

ZnO, цайрын исэл нь варистор, цэнхэр LED, хийн мэдрэгч, биологийн мэдрэгч, цонхны бүрхүүлд хэт улаан туяаг тусгах, LCD дэлгэц, нарны зайд дамжуулагч болгон ашигладаг. dE=3.37 эВ.

Давхаргатай талстууд

Хар тугалга диодиод, галлийн селенид, молибдений дисульфид зэрэг хоёртын нэгдлүүд нь давхаргат талст бүтэцээрээ ялгагдана. Давхаргууд хоорондын ван дер Ваалсын холбооноос хамаагүй илүү хүчтэй хүч нь давхаргуудад үйлчилдэг. Энэ төрлийн хагас дамжуулагч нь электронууд давхаргад бараг хоёр хэмжээст ажилладаг тул сонирхолтой байдаг. Давхаргын харилцан үйлчлэл нь гуравдагч этгээдийн атомууд - интеркалацийг нэвтрүүлэх замаар өөрчлөгддөг.

MoS 2, молибдений дисульфид нь өндөр давтамжийн детектор, шулуутгагч, мемристор, транзистор зэрэгт ашиглагддаг. dE=1.23 ба 1.8 эВ.

Органик хагас дамжуулагч

Органик нэгдлүүд дээр суурилсан хагас дамжуулагчийн жишээ бол нафталин, полиацетилен (CH 2) n, антрацен, полидиацетилен, фтаоцианид, поливинилкарбазол юм. Органик хагас дамжуулагч нь органик бусаас давуу талтай: тэдгээр нь хүссэн чанарыг өгөхөд хялбар байдаг. -C=C-C= хэлбэрийн хавсарсан холбоо бүхий бодисууд нь оптик шугаман бус шинж чанартай байдаг тул оптоэлектроникт ашиглагддаг. Үүнээс гадна органик хагас дамжуулагчийн энергийн цоорхойн бүсийг нийлмэл томъёог өөрчлөх замаар өөрчилдөг бөгөөд энэ нь ердийн хагас дамжуулагчтай харьцуулахад хамаагүй хялбар юм. Нүүрстөрөгч, фуллерен, графен, нано хоолойны талст аллотропууд нь мөн хагас дамжуулагч юм.

Фуллерен нь тэгш тооны нүүрстөрөгчийн атомын гүдгэр хаалттай полиэдрон хэлбэртэй бүтэцтэй. Мөн фуллерен С 60-ийн допинг шүлтлэг металлтүүнийг хэт дамжуулагч болгон хувиргадаг.

Графен нь хоёр хэмжээст зургаан өнцөгт торонд холбогдсон нүүрстөрөгчийн нэг атомын давхаргаас үүсдэг. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, электрон хөдөлгөөн, өндөр хатуулагтай

Нано хоолой нь хоолойд ороосон бал чулуун ялтсууд бөгөөд хэд хэдэн нанометр диаметртэй байдаг. Нүүрстөрөгчийн эдгээр хэлбэрүүд нь наноэлектроникт маш их амлалт өгдөг. Наалдацаас хамааран тэдгээр нь металл эсвэл хагас дамжуулагч шинж чанартай байж болно.

Соронзон хагас дамжуулагч

Соронзон европиум ба манганы ионтой нэгдлүүд нь сонирхолтой соронзон болон хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийн жишээ нь европийн сульфид, европийн селенид ба хатуу шийдэл, Cd 1-x- Mn x Te-тэй төстэй. Соронзон ионы агууламж нь бодис дахь антиферромагнетизм ба ферромагнетизм зэрэг соронзон шинж чанарууд хэрхэн харагдахад нөлөөлдөг. Хагас соронзон хагас дамжуулагч нь бага концентрацитай соронзон ион агуулсан хагас дамжуулагчийн хатуу соронзон уусмал юм. Ийм хатуу шийдлүүд нь амлалт, боломжит хэрэглээгээрээ олны анхаарлыг татдаг. Жишээлбэл, соронзон бус хагас дамжуулагчаас ялгаатай нь тэд Фарадейгийн эргэлтийг сая дахин их болгож чадна.

Соронзон хагас дамжуулагчийн хүчтэй соронзон-оптик нөлөө нь тэдгээрийг оптик модуляц хийхэд ашиглах боломжийг олгодог. Mn 0.7 Ca 0.3 O 3 гэх мэт перовскитүүд нь метал-хагас дамжуулагчийн шилжилтээс давуу шинж чанартай байдаг бөгөөд энэ нь соронзон орны шууд хамаарал нь аварга соронзон эсэргүүцлийн үзэгдлийг үүсгэдэг. Радио инженерчлэлд ашигладаг оптик хэрэгсэлсоронзон орны удирддаг , богино долгионы төхөөрөмжүүдийн долгионы хөтлүүрүүдэд.

Хагас дамжуулагч төмөр цахилгаан

Энэ төрлийн талстууд нь байгаагаараа ялгагдана цахилгаан моментуудмөн аяндаа туйлшрал үүсэх. Жишээлбэл, ийм шинж чанарыг хар тугалганы титанат PbTiO 3, барийн титанат BaTiO 3, германий теллурид GeTe, цагаан тугалганы теллурид SnTe зэрэг хагас дамжуулагч эзэмшдэг бөгөөд тэдгээр нь бага температурт ферроэлектрик шинж чанартай байдаг. Эдгээр материалыг шугаман бус оптик, санах ойн төхөөрөмж, пьезоэлектрик мэдрэгчүүдэд ашигладаг.

Төрөл бүрийн хагас дамжуулагч материал

Дээр дурдсан хагас дамжуулагч бодисуудаас гадна жагсаасан төрлүүдийн аль нэгэнд хамаарахгүй бусад олон бодисууд байдаг. 1-3-5 2 (AgGaS 2) ба 2-4-5 2 (ZnSiP 2) томъёотой элементүүдийн нэгдлүүд нь халькопиритын бүтцэд талст үүсгэдэг. Нэгдлүүдийн холбоо нь цайрын хольцын талст бүтэцтэй 3-5 ба 2-6 бүлгийн хагас дамжуулагчтай төстэй тетраэдр хэлбэртэй байдаг. 5 ба 6-р бүлгийн хагас дамжуулагчийн элементүүдийг бүрдүүлдэг нэгдлүүд (As 2 Se 3 гэх мэт) нь болор эсвэл шил хэлбэртэй хагас дамжуулагч юм. Хагас дамжуулагчийн хувьд висмут ба сурьма халькогенидийг ашигладаг термоэлектрик генераторууд. Энэ төрлийн хагас дамжуулагчийн шинж чанарууд нь маш сонирхолтой боловч тэдгээрийн хэрэглээний хязгаарлагдмал байдлаас болж алдаршсангүй. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь байгаа нь хагас дамжуулагч физикийн судлагдаагүй хэсгүүд байгааг баталж байна.

Хагас дамжуулагчийг бэлдье. Та аль хэдийн нэг удаа амжилтанд хүрсэн - та хөнгөн цагаан халбагаа одоогийн Шулуутгагч болгон хувиргах үед. Одоо туршлага багагүй сонирхолтой, онолын тайлбартай. Туршилт нь аюултай учраас биш, харин химийн дугуйлан эсвэл сургуулийн лабораторид хийх нь дээр: танд гэртээ шаардлагатай бодис байхгүй байх магадлалтай.

Нэгдүгээрт - урьдчилсан туршлага. Хар тугалганы нитрат эсвэл ацетатын уусмал бэлтгэж, устөрөгчийн сульфидыг түүгээр дамжуулна (ноорог дор ажилла!). Тунадасжсан хар тугалганы сульфид PbS-ийг хатааж, цахилгаан гүйдлийг хэрхэн дамжуулж байгааг шалгана. Энэ нь хамгийн түгээмэл тусгаарлагч болох нь харагдаж байна. Тэгэхээр хагас дамжуулагч үүнтэй ямар холбоотой вэ?

Дүгнэлт хийх гэж яарах хэрэггүй, харин дараах үндсэн туршилтыг хийцгээе. Үүний тулд та тиокарбамидын NH 2 C(S) NH 2-ийн 3%, хар тугалга ацетатын 6% -ийн уусмалаас 15 мл-ийг тэнцүү хэмжээгээр бэлтгэх шаардлагатай. Хоёр уусмалыг жижиг шилэнд хийнэ. Уусмал руу хясаа ашиглан шилэн хавтанг хийж, босоо байдлаар барина (эсвэл энэ байрлалд бэхлэнэ). Резинэн бээлий өмсөж, төвлөрсөн шингэний уусмалыг шилэнд бараг дээд хүртэл нь асгаж (болгоомжтой!) Шилэн саваагаар маш болгоомжтой хутгаж, хавтан дээр хүрэхгүй байхыг хичээ. Уусмалыг уур гарч ирэх хүртэл бага зэрэг халаана; Үргэлжлүүлэн хутгана. Арав орчим минутын дараа шилэн хавтанг болгоомжтой авч, урсгал усаар угааж, хатаана.

Мөн энэ тохиолдолд та хар тугалга сульфид авсан - тиймээс ялгаа нь юу вэ?

Хоёрдахь туршилтанд урвал аажмаар явагддаг бөгөөд тунадас нь шууд үүсдэггүй. Хэрэв та уусмалыг ажиглавал эхлээд үүлэрхэг болж, бараг сүү шиг болж, дараа нь харанхуйлж байгааг анзаарсан - эдгээр завсрын нэгдлүүд задарч, хар хар тугалгын сульфид үүсгэдэг. Мөн энэ нь зөвхөн микроскопоор харагдахуйц маш жижиг талстуудаас бүрдэх нимгэн хар хальс хэлбэрээр шилэн дээр тогтдог. Тиймээс хальс нь маш гөлгөр, бараг толин тусгал шиг харагдаж байна.

Кинонд хоёр цахилгаан контактыг холбож, гүйдэл дамжуулна. Өмнөх туршилтаар хар тугалгын сульфид диэлектрик шиг ажилладаг байсан бол одоо гүйдэл дамжуулдаг! Амперметрийг хэлхээнд холбож, гүйдлийг хэмжиж, эсэргүүцлийг тооцоол: энэ нь металлынхаас өндөр байх боловч гүйдэл дамжуулахад саад болохуйц том биш юм.

Ассан чийдэнг хавтан дээр маш ойртуулж, гүйдлийг дахин асаана. Хар тугалганы сульфидын эсэргүүцэл огцом буурч байгааг та даруй олж мэдэх болно. Хар хальс нь зүгээр л халсан тохиолдолд ойролцоогоор ижил байдлаар ажиллах болно. Гэхдээ гэрэл, халаалтаар дамжуулалт нэмэгддэг бол бид хагас дамжуулагчтай харьцаж байна!

Хар тугалганы сульфид яагаад ийм шинж чанартай байдаг вэ? Бид түүний томъёог PbS гэж бичсэн боловч энэ бодисын талстуудын жинхэнэ найрлага нь үүнтэй бүрэн нийцэхгүй байна. Зарим нэгдлүүд, түүний дотор хар тугалганы сульфид нь байнгын найрлагын хуулийг дагаж мөрддөггүй. Мөн тэд бүгд хагас дамжуулагч юм. (Дашрамд хэлэхэд, хувьсах гүйдлийг зассан хөнгөн цагаан исэлд мөн адил хамаарна.)

PbS болорт бөөмсийн байрлалын дарааллыг хатуу давтах ёстой юм шиг санагддаг. Гэхдээ ихэнхдээ талстыг гаргаж авсан уусмалын концентраци нь хэлбэлздэг тул дараалал алдагддаг. Температур болон бусад гадны шалтгаануудын нөлөөлөл мэдрэгддэг. Гэсэн хэдий ч жинхэнэ болор дахь хүхэр ба хар тугалганы атомын харьцаа яг 1: 1 биш юм. Энэ харьцааны хазайлт нь маш бага, ердөө 0.0005 орчим байна. Гэхдээ энэ нь шинж чанаруудыг мэдэгдэхүйц өөрчлөхөд хангалттай юм.

Хар тугалга ба хүхрийн атомууд нь талст хэлбэрээр хоёр электроноор холбогддог: хар тугалга хүхэрт өгдөг. За 1:1 харьцаа хэзээ задардаг вэ? Хэрэв хар тугалганы атомын дэргэд хүхрийн атом байхгүй бол электронууд чөлөөтэй байх болно - тэдгээр нь одоогийн тээвэрлэгч болно. Ийм тохиолдлууд нь санагдсан шиг цөөн биш юм. Мэдээжийн хэрэг, 1.0005:1 харьцаа нь нэгдмэл байдалтай бараг тэнцүү боловч хэрэв та болород хэдэн атом байдгийг санаж байвал энэ өчүүхэн ялгаа нь танд тийм ч чухал биш мэт санагдах болно.

Хар тугалганы сульфидын найрлагыг тохируулж болно. Энэ нь дамжуулалтыг өөрчлөхөд зайлшгүй шаардлагатай. Кристалд хүхрийн атом их байвал цахилгаан дамжуулах чанар буурч, цөөхөн байвал илүү олон чөлөөт электрон үүсч цахилгаан дамжуулах чанар нэмэгддэг. Товчхондоо, хүхэр ба хар тугалганы атомын харьцааг өөрчилснөөр шаардлагатай дамжуулалтыг олж авах боломжтой. Энэ туршилтыг хийхэд амаргүй; Хэрэв та туршилт хийж зүрхлэхгүй бол энэ нь ажиллах болно гэж миний үгийг хүлээж аваарай.

Кварцын хоолойг авч, дотор нь хар тугалганы сульфидын завь хийнэ. Нөгөө талаас, тугалгатай ижил завийг хоолойд хийж, хоолойг маш их халааж, тугалга нь ууршиж эхэлнэ. Энэ тохиолдолд сульфид нь уурыг шингээж, хар тугалгаар баяжуулж, цахилгаан дамжуулах чанар нь мэдэгдэхүйц нэмэгдэх болно.

Хар тугалганы сульфид яагаад гэрэлд мэдрэмтгий байдаг вэ гэсэн асуултад хариулахад л үлдлээ. Гэрлийн квантуудэлектронуудад энерги өгдөг бөгөөд тодорхой тохиолдол бүрт тодорхой долгионы урттай туяа хамгийн үр дүнтэй байдаг. Хар тугалганы сульфидын хувьд энэ нь хэт улаан туяаны дулааны цацраг юм. Тиймээс бид чийдэнг хальсанд ойртуулахыг зөвлөсөн.

Дашрамд хэлэхэд хэт улаан туяаны цацраг хүлээн авагчид ихэвчлэн маш сайн хагас дамжуулагч - хар тугалганы сульфид ашигладаг.

О.Ольгин. "Тэсрэлтгүй туршилт"
М., "Хими", 1986

Талст бүтэц гэдэг нь атом, молекулуудын зохион байгуулалт нь дор хаяж микроскопийн талбайд тодорхой хэв маягийг харуулсан бодисын хатуу үе шат гэж ойлгогддог. Энэ тохиолдолд атомууд нь болор тор үүсгэдэг бөгөөд атомууд эсвэл нэгж эсийн тодорхой нэгдэл аль ч чиглэлд давтагддаг. Хагас дамжуулагч болор нь болор торны тодорхой хэсэгт олон тооны атомуудыг бүлэглэсний үр дүнд үүсдэг бөгөөд үүнийг авч үзэх боломжтой. том молекул. Үл хөдлөх хөрөнгө болор торхагас дамжуулагчийн бүх шинж чанарыг тодорхойлох.

Монокристал- нэг талст, энэ нь хайлмал, уусмалаас зохиомлоор ургадаг.

Поликристал- олон талст (мөхлөг) -ээс бүрдсэн хатуу биет, хөрш зэргэлдээ мөхлөгүүдийн талст тор нь ихэвчлэн градус, хэдэн арван градусаар хэмжигдэх өнцгөөр буруу чиглэгддэг. Хагас дамжуулагчийн ихэнх шинж чанарууд нь тэдгээрийн цахилгаан дамжуулах чанарыг өөрчлөх чадвартай холбоотой байдаг. янз бүрийн хүчин зүйлүүд. Хагас дамжуулагчийн дамжуулалтыг орцыг хянах замаар хянаж болно бага хэмжээхольцын атомууд.

Дамжуулагчийн цахилгаан шинж чанарт нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь янз бүрийн хийн агаар мандалд дулааны боловсруулалтын нөлөө, материалын бүтэц, түүнчлэн хагас дамжуулагчийн гадаргуугийн төлөв байдал, цахилгаан, соронзон нөлөөн дор түүний шинж чанарын өөрчлөлтүүд юм. талбайнууд. Герман, Цахиур нь алмааз хэлбэрийн тороор тодорхойлогддог. Алмазан төрлийн энгийн болор тор нь куб тэгш хэмтэй тул тэгш өнцөгт координатын системийг (x y z) үндэс болгон сонгож болно. IC үйлдвэрлэлийн технологид Миллерийн индексийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь болор хавтгайн байрлал эсвэл харгалзах хавтгайд перпендикуляр талстографийн чиглэлийг тодорхойлдог. Куб талстуудын хувьд Миллерийн индексүүд нь 3 оронтой холбоотой байдаг тэгш өнцөгт системкоординатууд Таны харж байгаагаар "1" тоо нь авч үзэж буй хавтгай координат = "1" тэнхлэгт тохирох цэгийг дайран өнгөрдөг гэсэн үг юм. "0" тоо нь талстографийн хавтгай нь тэнхлэгтэй параллель байна гэсэн үг юм. Үүний дагуу талстографийн хавтгай (1 0 0) x=1 цэгийг дайран өнгөрөх ба y ба z тэнхлэгтэй параллель байна. Үнэлгээ хийхэд Миллерийн коэффициентийг хадгалах шаардлагатай чухал өмчболор тор, тухайлбал анизотропи, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн чиглэлд механик болон цахилгаан шинж чанаруудын хэрэгцээ.

Техникийн үйл явцын үндсэн тодорхойлолтууд:

Эпитакси- атомын цахиурыг монокристалл цахиурын хавтан дээр буулгах үйл явц бөгөөд энэ нь бүтцийн үргэлжлэл болох хальсыг олж авдаг. Эпитакси нь гадаргуугийн нягтын өгөгдсөн талстографийн чиг баримжаа бүхий нэг талст хагас дамжуулагч хальс үүсгэх боломжийг олгодог.

Хагас дамжуулагчийн давхарга үүсгэх янз бүрийн төрөлдамжуулалт ба p-n уулзварууд нь хольцыг нэвтрүүлэх 2 аргыг ашигладаг - дулааны тархалт ба ионы суулгац (допинг).

Тархалт- энэ нь концентраци эсвэл температурын градиентийн нөлөөн дор үүсдэг атомуудын чиглэсэн хөдөлгөөн юм.

Ионы суулгац- вафель буюу эпитаксиаль давхаргыг гүнд нэвтрэхэд хангалттай эрчим хүч хүртэл хурдасгасан хольцын ионоор бөмбөгдөх арга. хатуу.

Диэлектрикийн дулааны исэлдэлт- SiO2 хальс авах нь хэд хэдэн чухал үүргийг гүйцэтгэдэг.

хамгаалалт (диэлектрик гэх мэт)

Маск функц (үүнээр дамжуулан шаардлагатай хольцыг нэвтрүүлдэг)

Литограф- IC бүтцийг бүрдүүлэх явцад орон нутгийн боловсруулалтанд шаардлагатай хамгаалалтын маск үүсгэх үйл явц. Маск нь урьдчилан боловсруулсан нээлхийн багцыг агуулдаг - цонхнууд.

Сийлбэр- хатуу биетийн гадаргуугийн топографийг өөрчлөх механик бус арга. Сийлбэр хийхдээ хатуу биетийн гадаргуугийн давхаргыг тодорхой гүн хүртэл ерөнхий болон орон нутгийн аргаар зайлуулахад уусмалыг ашигладаг.

Бэлтгэх үйл явц: Нэг талст цахиурын ембүүг бүсээр хайлуулах ба хайлмалаас Czochralski аргыг ашиглан талсжуулах замаар гаргаж авдаг.

Энэ аргын хувьд хагас дамжуулагч хайлмалтай харьцсаны дараа монокристалл цахиур хэлбэрийн үртэй савааг нэгэн зэрэг эргүүлэх замаар аажмаар дээшлүүлдэг. Энэ тохиолдолд үрийг дагаж ургаж, хатуурч буй ембүүг сугалж авдаг. Эмбүүгийн талстографийн чиглэл (хөндлөн огтлол) нь үрийн талстографийн чиглэлийг тодорхойлдог. Эмбүүгийн ердийн диаметр нь 10-15 см, ембүүгийн урт нь нэг метр хүртэл байдаг. Цахиурын ембүүгийг 400-500 микрон хэмжээтэй олон нимгэн өрөм болгон хувааж, үүн дээр IC болон төхөөрөмжийг үйлдвэрлэдэг.

Бүс хайлах- поликристалл цахиурын ембүүний танилцуулга, бүсийн төгсгөлд халаах. Хайлсан бүс нь хөдөлж, поликристалл цахиурыг монокристалл цахиур болгон хувиргадаг. Үүний зэрэгцээ цэвэрлэх үйл явц бас тохиолддог.