Semiconductoarele reprezinta o categorie esentiala de materiale in lumea tehnologiei moderne, care sta la baza functionarii unei game variate de dispozitive electronice, de la tranzistoare si diode la procesoare de calculator si cipuri integrate. Sunt numite “semiconductoare” deoarece se afla intre conductori, care permit fluxul liber de curent electric, si izolatori, care il blocheaza. Cu alte cuvinte, semiconductoarele au o capacitate moderata de a conduce electricitatea, dar aceasta poate fi controlata si modificata.
La nivel atomic, semiconductoarele sunt alcatuite din cristale cu o structura de banda de energie. Acest lucru inseamna ca electronii dintr-un semiconductor pot ocupa anumite niveluri de energie numite “benzi”.
Cele mai importante benzi sunt:
- banda de valenta, in care electronii pot sari liber si sa conduca electricitatea;
- banda de conductibilitate, in care electronii trebuie sa primeasca o cantitate suplimentara de energie pentru a trece. Spatiul dintre aceste benzi este ceea ce face un semiconductor diferit de un conductor sau un izolator.
Unul dintre cele mai cunoscute semiconductoare este siliciul, care este utilizat pe scara larga in industria electronica. Siliciul este folosit pentru fabricarea tranzistoarelor si a cipurilor integrate din cauza proprietatilor sale semiconductoare bune. Alte semiconductoare comune includ germaniul, arseniura de galiu si siliciul amorf.
Semiconductoarele au jucat un rol fundamental in dezvoltarea tehnologiei moderne. Tranzistoarele, care sunt dispozitive semiconductoare, au revolutionat industria calculatoarelor si au permis dezvoltarea electronicelor portabile si a telefoanelor mobile. De asemenea, semiconductoarele sunt folosite in panourile fotovoltaice pentru a converti energia solara in electricitate si in diodele emitatoare de lumina (LED-uri) pentru a genera lumina eficient si durabil.
In concluzie, semiconductoarele sunt materiale esentiale care permit controlul fluxului de curent electric si sunt fundamentale in tehnologia electronica moderna. Ele au transformat modul in care interactionam cu lumea digitala si au deschis calea pentru dezvoltarea continua a tehnologiei.
Cine produce semiconductori?
Unul dintre cei mai importanti si influenti producatori de semiconductoare din lume este Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC). TSMC este o companie taiwaneza de fabricare a semiconductoarelor si este cunoscuta pentru productia de cipuri integrate (IC) pentru o gama larga de clienti, inclusiv companii din industria electronica si tehnologica. TSMC are o pozitie dominanta in industrie si furnizeaza cipuri pentru unele dintre cele mai mari si inovatoare companii din lume.
In plus, alte companii notabile din industria semiconductorilor includ:
Intel: Intel este cunoscuta pentru procesoarele sale pentru computere personale si servere.
Samsung Electronics: Samsung este un producator de top in ceea ce priveste memoria NAND flash si productia de cipuri DRAM.
NVIDIA: NVIDIA este renumita pentru procesoarele grafice (GPU) utilizate in jocuri, inteligenta artificiala si alte aplicatii.
AMD: Advanced Micro Devices (AMD) este un rival al Intel in productia de procesoare pentru computere personale si servere.
Qualcomm: Qualcomm este cunoscuta pentru cipurile sale de comunicatii mobile si procesoare pentru smartphone-uri.
Micron Technology: Micron este un alt producator important de memorii NAND si DRAM.
Este important de mentionat ca industria semiconductorilor este foarte dinamica, cu schimbari frecvente in clasamentul producatorilor de top, in functie de inovatii tehnologice, cererea pietei si evolutia tehnologica.
Din punct de vedere vizual, semiconductoarele arata ca materiale solide, de obicei in forma de chips sau wafer-uri subtiri. Aceste materiale pot avea diverse dimensiuni si forme, dar aici este o descriere generala a aspectului unui wafer de semiconductor:
Wafer de Siliciu: Cel mai comun semiconductor este siliciul, iar wafer-urile de siliciu sunt utilizate in mod obisnuit in industria electronica. Un wafer de siliciu are forma unui disc subtire si plat, care poate avea diametre de la cativa centimetri pana la mai mult de un picior (30 de centimetri sau mai mult). Suprafata wafer-ului este extrem de neteda si uniforma.
Culoare: Wafer-urile de siliciu au o culoare gri-argintie si sunt translucide, permitand trecerea luminii intr-o anumita masura.
Dimensiuni: Dimensiunile exacte si grosimea wafer-ului pot varia in functie de aplicatie, dar acestea sunt de obicei subtiri, cu grosimi de ordinul miicronilor (mii de miliarde de metri).
Cipuri si elemente circuitale: Pe un wafer de semiconductor, se creeaza cipuri si elemente circuitale individuale prin fotolitografie si procese de gravare. Aceste cipuri sunt foarte mici si pot contine milioane sau chiar miliarde de tranzistoare si alte componente electronice integrate pe o singura placa de siliciu.
Marcaje si identificare: Wafer-urile de semiconductor pot fi identificate prin diverse metode, cum ar fi gravarea cu laser sau imprimarea cu cerneala speciala. Aceste marcaje includ informatii despre producator, numarul lotului si alte date relevante.
Este important de mentionat ca, desi aspectul fizic al semiconductoarelor poate parea simplu, tehnologia si procesele implicate in productia si utilizarea lor sunt extrem de complexe si avansate. Cipuri foarte mici si detaliate sunt create pe aceste wafer-uri pentru a realiza functii complexe in dispozitive electronice, cum ar fi procesoarele de calculator, telefoanele mobile si multe altele.
Tipuri de semiconductori
Exista mai multe tipuri de semiconductori, iar acestea pot fi clasificate in functie de proprietatile lor electrice si chimice. Iata cateva dintre cele mai comune categorii de semiconductori:
Semiconductori elementari: Acesti semiconductori sunt compusi dintr-un singur element chimic si sunt adesea utilizate in dispozitive electronice.
Exemple includ:
Siliciul (Si): Este cel mai comun semiconductor si este utilizat intr-o gama larga de aplicatii electronice.
Germaniul (Ge): A fost utilizat inainte de descoperirea eficientizarii siliciului, dar inca este folosit in unele aplicatii specializate.
Semiconductori compusi: Acesti semiconductori sunt compusi chimici care includ mai multe elemente.
Exemple includ:
Arseniura de Galiu (GaAs)
Este utilizat in industria semiconductoarelor pentru a crea dispozitive de mare frecventa si performanta, cum ar fi tranzistoarele cu emitator bipolar de galiu-arseniura (GaAs HBT).
Cuprita Indusa (CuInSe2): Este utilizata in panourile solare fotovoltaice.
Semiconductori Organici
Acesti semiconductori sunt compusi organici si sunt utilizati in dezvoltarea electronicelor organice sau a dispozitivelor electronice bazate pe materiale organice. Exemplele includ polimerii conductori si molecula de fuleren.
Semiconductori compliciti: Acesti semiconductori sunt adesea combinatii complexe de elemente chimice. Un exemplu notabil este siliciul germaniu (SiGe), care este utilizat in aplicatii de radiofrecventa si telecomunicatii.
Semiconductori Compusi III-V
Acesti semiconductori sunt compusi de tip III-V, cum ar fi arseniura de galiu (GaAs) si fosfuriul de indiu-galiu (InGaP). Sunt utilizati in dispozitive optoelectronice si cuarturi cu banda larga, cum ar fi diodele cu emisie laser (LD) si diodele emitatoare de lumina (LED).
Semiconductori Compusi II-VI
Acesti semiconductori sunt compusi de tip II-VI, cum ar fi sulfura de cadmiu (CdS) si seleniura de zinc (ZnSe). Sunt utilizati in aplicatii optoelectronice si detectori.
Semiconductori Intrinseci si Extrinseci
Semiconductori pot fi impartiti in doua categorii principale: s
- semiconductori intrinseci (fara impuritati);
- semiconductori extrinseci (cu impuritati adaugate pentru a modifica conductivitatea). De exemplu, adaugarea de impuritati precum fosfor sau bor in siliciu poate transforma un semiconductor intrinsec intr-un semiconductor de tip N sau P.
Acestea sunt doar cateva dintre tipurile de semiconductori existente, iar diferitele tipuri sunt utilizate in functie de cerintele specifice ale aplicatiilor electronice si optoelectronice. Semiconductoarele au un rol fundamental in tehnologia moderna si sunt utilizate intr-o varietate larga de dispozitive, de la procesoare de calculator la panouri solare si la dispozitive optoelectronice.
Urmareste-ne pe blog si afla mai multe despre semiconductori si alte elemente electronice!
