Félvezetők
(260 699)A „félvezetőknek” nevezett alkatrészeket és áramköröket az építésükhöz használt anyagokról nevezték el. Ezek külső tényezők függvényében (pl. hőmérséklet) változó vezetőképességű anyagok. A félvezetőknek nevezett elektronikus alkatrészek ezen anyagok (szilícium, germánium) kristályait használják fel. Más kémiai vegyületek (pl. gallium, foszfor, alumínium származékok) molekulái a gyártási szakaszban kerülnek be a szerkezetükbe. Ezt a folyamatot szennyezésnek nevezik, és a vezetőképesség szintjéhez képest elektrontöbbletet vagy hiányt okoz (dióhéjban: túl sok vagy túl kevés elektron van ahhoz, hogy az anyag szabadon vezesse az elektromosságot). Így az n-típusú félvezetők (további elektronok által okozott negatív töltés) és a p-típusú félvezetők (pozitív töltés, az ún. lyukak a többségi hordozók, az elektronok a kisebbségi hordozók) jönnek létre. Két vagy több ilyen módon készült elem kombinálásával átmenet (pl. p-n átmenet) keletkezik.
A félvezetők konfigurációjától függően az átmenet eltérő tulajdonságokkal rendelkezhet. Egy közönséges félvezető dióda esetében ez csak egyirányú áramvezetés lesz. A bipoláris tranzisztorok esetén a szennyezett félvezetők (kollektor és emitter) közé egy eltérő típusú gyengén szennyezett réteg kerül, ami két átmenetet (n-p-n vagy p-n-p) eredményez, amelyek vezetőképessége a kimenetek között fellépő feszültségtől függ.
Az unipoláris tranzisztorok (FET-ek vagy field-effect tranzisztorok) esetén az elektronok a drainből a source-ba egy félvezető pályán haladnak. A FET a harmadik elektródájára (gate) az adott feszültséget használja a source-ból a drainbe folyó áram szabályozására. A feszültség alkalmazása elektromos mező megjelenését idézi elő, amely csatornát hoz létre a drain és a source között, és engedi az áramot. Nyugalmi állapotban a csatorna n-vagy p-adalékolt (a tranzisztor típusától függően), mindig a source-szal és a drainnel szemben, azaz megakadályozza a vezetést.
Ellenállását megaohmban mérik. A leggyakoribb FET-ek olyan tranzisztorok, amelyekben a gate el van szigetelve más részektől (nincs áram). Az ilyen termékek közé tartoznak a MOSFET alkatrészek (fém-oxid-semiconductor). Gyorsaságuknak és mikroszkopikus méretüknek köszönhetően igazán népszerűek. A logikai kapuk létrehozása érdekében ezek párokba való kombinálásának technológiáját CMOS-nak (komplementer fém-oxid-félvezető) hívják, és ez a digitális elektronika alapja (beleértve az integrált áramkörök, memóriák és mikroprocesszorok gyártását is).
Dióhéjban így jellemezhető a félvezető kategóriában elérhető termékek többsége. Most nézzük meg a termékek funkcióik és jellemzőik szerinti bontását.
Milyen termékek tartoznak a félvezetők csoportjába?
Amit elektronika alatt értünk, gyakran egyszerűen félvezetőkkel felépített elektromos áramköröket jelent. Nem csoda, hogy ez az egyik legkiterjedtebb részleg a TME katalógusában, és egyben hatalmas iparág is. Vessünk tehát egy gyors pillantást erre a szekcióra, részletezzük a legfontosabb alcsoportokat.
Diódák, egyenirányító hidak és kapcsolódó elemek.
Az első alapcsoport a különféle diódák. Először is ott vannak az univerzális és egyenirányító diódák, azaz csak egy irányba vezetik az áramot. Gyakori felhasználásuk a hídrendszerben a váltakozó áram (közvetlenül a hálózatról érkező vagy a transzformátor szekunder tekercsében keletkező) egyenárammá alakítása, amely felhasználható elektronikus áramkörök táplálására vagy tovább feldolgozott, pl. impulzusáramkörökben. Természetesen a diódák számos más funkciót is ellátnak, pl. védik a motorvezérlőket a sérülésektől, használhatók frekvenciafeldolgozó rendszerekben stb. Ebbe a termékcsoportba tartoznak még a Zener-diódák feszültségszabályozáshoz, Schottky-diódák, valamint kapcsolódó termékek, például tirisztorok, diakok vagy triakok a magas feszültségű vezetékekhez.
Tranzisztorok
Ezt az alapvető elektronikus alkatrészt még mindig széles körben használják jelek erősítésére és vezérlésére, kapcsolóüzemű tápegységekben, feszültségátalakítókban, valamint vezetékes és rádiós kommunikációs rendszerekben. A TME könyvtára bipoláris, unipoláris és Darlington tranzisztorokat tartalmaz (sokkal nagyobb nyereséggel), valamint IGBT modulokat és elemeket. Ebben a csoportban találhatunk szilícium-karbid (SiC) technológiával készült teljesítményelemeket is, amelyek lehetővé teszik hőálló és nagy áramerősségnek ellenálló alkatrészek építését.
Integrált áramkörök
Az integrált áramkörök ma már az elektronika legfontosabb területét jelentik. A miniatürizálás és energiahatékonyság megvalósítása érdekében a gyártók szabványos házakba integrált áramkörökhöz nyúlnak. Tömeggyártásuk lehetővé teszi az elektronikai eszközök árának jelentős csökkentését, ezért a legtöbb jellemző alkatrész ebben a formában érhető el, pl. műveleti erősítők vagy logikai rendszerek (kapuk, komparátorok, inverterek stb.). Az itt bemutatott legtöbb csoport a meghajtók különböző típusai: (motor- és PWM-illesztőprogramok, MOSFET/IGBT meghajtók, LED meghajtók) és A/D konverterek és D/A konverterek (az úgynevezett DAC) , amely lehetővé teszi a digitális elektronika egyszerű csatlakoztatását analóg alkatrészekhez, például érzékelőkhöz, mikrofonokhoz vagy hangszórókhoz. Megtalálhatók még ebben a kategóriában a feszültségstabilizátorok (állítható és szabályozatlan), valamint számos termék audioalkalmazásokhoz, fogyasztói elektronikához stb.
Mikrokontrollerek
Az elektronika domináns területe, vagyis a digitális elektronika, ami a logikai jelek formájában rögzített információk feldolgozását lehetővé tevő áramkörök univerzális hozzáférésével kapcsolatos. Ezek olyan elemeket tartalmaznak, amelyek számos funkciót képesek ellátni (programtól függően). Itt a világ vezető gyártóitól (pl. Microchip) kínálunk megoldásokat, amelyek nemcsak komplex, hatalmas adatmennyiséget feldolgozó eszközök, hanem miniatűr áramkörök, mobil áramkörök, vagy akkumulátoros áramkörök stb.
Ezek a gyakran használt rendszerek többek között a 8-bites és 32-bites AVR, PIC vagy NXT mikrokontrollerek, és még az ARM mikrovezérlők, amely lehetővé teszi miniatürizált számítógépek és autonóm IoT-megoldások (Internet of Things) fejlesztését. Nagy előnyük a perzisztens/működési memória, egy számítási egység, valamint számos periféria (konverterek, komparátorok, PWM generátorok, kommunikációs interfészek) egyetlen házban történő integrálása. Ily módon a tervezők egy kész mikroprocesszoros rendszerhez jutnak, hogy erőfeszítéseiket a céleszköz tervezésére összpontosíthassák. Programozása viszonylag egyszerű, mert számos könnyen használható programozási környezet (IDE) elérhető a piacon, amelyek többnyire C-hez kapcsolódó nyelveken alapulnak, és maguk a gyártók fejlesztették ki. Más rendszerekkel (pl. vezérlőkkel vagy érzékelőkkel) való kapcsolat dedikált könyvtárak segítségével történik. Ez nemcsak csökkenti az új termékek fejlesztési idejét, hanem megkönnyíti a nemzetközi szabványokhoz (pl. USB, Wi-Fi, Bluetooth, SD) való alkalmazkodást is, ami a használat kényelmét és vásárlói elégedettséget jelent.
A könyvtár egy külön szakaszában találja a programozókat és a debuggereket mikrokontrollerekhez. Ezek egyrészt a gyártók eredeti megoldásai, valamint más beszállítók termékkínálata.
Memóriák
A félvezető memóriák közé tartoznak a különböző típusú memóriák: működő (SRAM, DRAM stb.), nem illékony (EEPROM, és FLASH stb.). Különböző kapacitással, méretben, párhuzamos és soros interfésszel kaphatók. Lehetővé teszik olyan eszközök építését, amelyek információt aggregálnak, adatokat tárolnak (nemcsak a beállításokkal kapcsolatos információkat, hanem teljes tevékenységnaplókat vagy például a kamerából származó képeket is).
Kommunikációs modulok
Léteznek olyan kommunikációs modulok is, amelyek lehetővé teszik a kétirányú adatátvitelt különböző szabványokban. Kényelmes módszer a mikrokontroller által vezérelt áramkörök csatlakoztatására vezeték nélküli hálózatokhoz (Wi-Fi/GPRS/HSPA/LTE), valamint egyéb eszközökhöz, pl. Bluetooth vagy ZigBee technológiák használatával. Tartalmazzák továbbá a LoRa (long range) rendszereket, amelyeket nagy tereket lefedő kiterjedt hálózatok kiépítésére használnak, valamint helymeghatározó vevőket (beleértve a GPS-t, Galileót) és az RFID támogatásához szükséges berendezéseket (közeli kommunikációs rendszerek, például azonosítók). A legbonyolultabb kommunikációs modulok mikrokontrollereken alapulnak, amelyek (a NYÁK-on található perifériákkal és külső komponensekkel együtt) önálló vezérlőrendszerként működhetnek összetett eszközök esetén. Programozhatók és nagyobb rendszerekbe integrálhatók.
Fejlesztőkészletek
A fejlesztői készletek specifikus rendszerekre (főleg mikrokontrollerekre) készültek, amelyek megkönnyítik a tanulást és a prototípusok készítését. Tartalmazzák az adott elem működéséhez szükséges összes komponenst (táprendszer, leválasztó kondenzátorok, gyakran USB, LAN csatlakozók is stb.), így a tervező a programozásra, tesztelésre koncentrálhat. Ebben a csoportban olyan népszerű termékeket is találunk, mint az Arduino vagy ESP32, így a megoldások tökéletesen jól leírtak, ingyenesen használhatók és nagyon rugalmasak. Számos alkalmazáshoz illeszthetők – hobbiprojektektől a professzionális, ipari meghajtókig.
Félvezető tartozékok
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a félvezetők csoportjába soroljuk a tartozékokat is, köztük radiátorok (a nagy teljesítményű alkatrészek hőszabályozásához szükséges elem), PCB tesztaljzatok, tesztbázisok (többek között programozókban használatos), valamint Peltier modulok.
Raktár:
