Pooljuhtseadmed

Pooljuhtseadmed on elektronseadmed, mis põhinevad pooljuhtmaterjalide elektrilisel käitumisel ja mille abil kontrollitakse elektrivoolu, võimendatakse signaale ning teostatakse digitaalseid ja loogikatoiminguid. Peamised pooljuhtseadmete tüübid on dioodid, transistorid ja integreeritud vooluahelad (IC-d). Pooljuhtide töö alus on dopimine ja pn-junktioonide kasutamine, mis võimaldab juhtivuse kontrolli ning luua kiibid, mis reageerivad pingetele, vooludele või valgusele.

Materjalid: peamine pooljuht on räni (Si); dopitud räni omadused annavad seadmetele juhtivuse kontrolli. Lisaks kasutatakse gallium-arsenide (GaAs), räni-karbidi (SiC) ja gallium-nitriidi (GaN) materjale kõrgvõimsus- ja kõrge sagedusega rakendustes.

Tootmine: pooljuhtseadmete tootmine hõlmab räni kristallide kasvatamist, kihtide lõikamist ja fotolitograafia abil mustrite peitmist, dopimist, lõikamist, metalliseerimist ning pakendamist. Protsessis on oluline kvaliteedi ja usaldusväärsuse tagamine ning regulaarsed testid.

Tüübid ja rakendused: dioodid (lihtdioodid, Zener-diodid, Schottky-diodid), transistorid (BJT, MOSFET), thyristorid ning integreeritud vooluahelad. Nende koosseisus teostatakse võimendus, lülitamine, märkimisväärne signaalitöötlus ja digitaalseid loogikateid. Rakendused on laialdased: arvutid, tarbeelektroonika, mobiiltelefonid, autoelektronika, tööstuslikud kontrollerid ja võimsusmuundajad.

Ajalugu ja areng: pooljuhtide kasutus sai alguse transistorist 1947 ning integreeritud vooluahelad loodi 1958–1959. Tänapäeval arenevad GaN-, SiC- ja 3D-IC-tehnoloogiad, mis suurendavad jõudlust ja energiatõhusust, ning roheline regulatsioonipraktika mõjutab tootmist ja materjalivalikut.