Semiconduttori
(251 300)I componenti e i sistemi collettivamente denominati "semiconduttori" assumono il nome dal tipo di materiali utilizzati per la loro costruzione. Si tratta di sostanze con conducibilità variabile, questa proprietà dipende da fattori esterni (può essere, ad es. legata alla temperatura). I componenti elettronici denominati semiconduttori utilizzano cristalli di queste sostanze (silicio, germanio). Molecole di altri composti chimici (ad es. gallio, fosforo, derivati dell'alluminio) vengono introdotte nella loro struttura nella fase di produzione. Questo processo è chiamato drogaggio e provoca un eccesso o una carenza di elettroni rispetto al livello di conducibilità (in modo semplificato: vi sono troppi o troppi pochi elettroni affinché il materiale possa condurre elettricità liberamente). In questo modo si ottengono rispettivamente semiconduttori di tipo n (dalla carica negativa causata dalla presenza di elettroni aggiuntivi) e di tipo p (carica positiva, carenza di elettroni che causa la formazione delle cosiddette lacune). Collegando due o più elementi realizzati in questo modo, vengono realizzate le giunzioni (ad es. giunzione p-n).
A seconda della configurazione dei semiconduttori che compongono la giunzione, questa può avere diverse proprietà. Nel caso di un normale diodo a semiconduttore, questo consentirà il passaggio della corrente solo in una direzione. Nel caso di transistor bipolari tra semiconduttori drogati (collettore ed emettitore) viene posto uno strato debolmente drogato di tipo diverso; in modo da creare due giunzioni (n-p-n o p-n-p), la cui conduttività dipende dalle tensioni presenti tra i pin.
Nel caso di transistor unipolari (FET sta per field-effect transistor), il flusso di elettroni ha luogo tra gli elettrodi dei semiconduttori del drain e della sorgente. Il controllo della corrente viene effettuato modificando la tensione gate-source (terzo elettrodo). L'applicazione di una tensione provoca la comparsa di un campo elettrico, che nel materiale posto tra il drain e il source crea un'area chiamata canale, che a sua volta consente il passaggio della corrente. A riposo, il canale è l'area n o p (a seconda del tipo di transistor), sempre opposta al source e la drain, ossia che impedisce la conduzione di corrente. La sua resistenza raggiunge alcuni megohm.
Il tipo più popolare di FET sono i transistor, in cui il gate è isolato dagli altri pin (nessuna corrente passa attraverso esso). Tali prodotti includono componenti di tipo MOSFET (metal-oxide-semiconductor). Devono la loro popolarità sia alla velocità di funzionamento, che alle dimensioni microscopiche. La tecnologia del collegamento a coppie, per creare porte logiche, si chiama CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) ed è il fondamento dell'elettronica digitale (ad es. per la produzione di circuiti integrati, memorie e microprocessori).
Queste sono le basi con cui è possibile descrivere la maggior parte dei prodotti disponibili nella categoria dei semiconduttori. Ora diamo un'occhiata alla suddivisione degli articoli in base alle loro caratteristiche e funzioni.
Quali prodotti appartengono ai semiconduttori?
Ciò che intendiamo per elettronica spesso significa semplicemente circuiti elettrici costruiti usando semiconduttori. Non c'è da stupirsi che si tratti di una delle sezioni più estese del catalogo della TME e, allo stesso tempo, di un enorme ramo industriale. Diamo un'occhiata superficiale a questo assortimento con una suddivisione dei suoi sottogruppi più importanti.
Diodi, ponti raddrizzatori e relativi componenti
Il primo gruppo base è costituito da vari tipi di diodi. Prima di tutto universali e raddrizzatori, ossia che conducono la corrente in una sola direzione. La loro frequente applicazione, nella configurazione a ponte, è la conversione della corrente alternata (proveniente direttamente dall'alimentazione di rete o presente nell'avvolgimento secondario del trasformatore) in corrente continua, che può essere utilizzata per alimentare circuiti elettronici o essere ulteriormente elaborata, ad es. in circuiti switching. Naturalmente, i diodi svolgono anche una serie di altre funzioni, ad es. proteggono i controller del motore da eventuali danni, vengono utilizzati nei sistemi di elaborazione delle frequenze ecc. Questo gruppo di articoli include anche gli elementi Zener, destinati alla regolazione della tensione, Schottky, moduli a diodi , nonché prodotti simili come tiristori, diac o triac , che consentono di controllare tensioni relativamente elevate.
Transistor
Abbiamo già menzionato i transistor – questo componente elettronico base è ancora comunemente usato per l’amplificazione e il controllo di segnali, creazione di alimentatori switching, convertitori di tensione, sistemi di comunicazione (cablati e radio). Nel catalogo della TME sono disponibili elementi bipolari, unipolari, circuiti Darlington (con un guadagno molto più elevato), così come moduli ed elementi IGBT. In questo gruppo si possono trovare anche componenti di potenza, realizzati in carburo di silicio (SiC), che permette la costruzione di elementi termicamente resistenti e resistenti alle correnti elevate.
Circuiti integrati
I circuiti integrati sono attualmente il campo più importante dell'elettronica. Nel perseguimento della miniaturizzazione e della crescente efficienza energetica, i produttori scelgono circuiti integrati in alloggiamenti standardizzati. La loro produzione di massa consente di ridurre significativamente i prezzi dei dispositivi elettronici, motivo per cui la maggior parte dei componenti tipici sono disponibili in questa forma, ad es. amplificatori operazionali o circuiti logici (gate, comparatori, inverter, ecc.). I gruppi più numerosi sono costituiti da diversi tipi di driver (per motori, PWM, MOSFET/IGBT, LED) e convertitori A/D e D/A (i cosiddetti DAC), che consentono un facile collegamento di componenti analogici come sensori, microfoni o altoparlanti a circuiti elettronici digitali. È qui che possiamo trovare regolatori di tensione miniaturizzati (regolati e non regolati), oltre a una serie di prodotti dedicati all'audio, alle applicazioni RTV, ecc.
Microcontroller
Il campo dominante dell'elettronica, ossia l’elettronica digitale è associato all'accesso universale ai sistemi che consentono l'elaborazione di informazioni memorizzate sotto forma di segnali logici. Questi includono elementi che possono eseguire una serie di funzioni (a seconda del programma caricato). Qui offriamo soluzioni dei principali produttori mondiali (ad es. Microchip), progettate per la costruzione e la produzione non solo di dispositivi complessi che elaborano enormi quantità di dati, ma anche di circuiti miniaturizzati mobili, alimentati a batteria / batteria, ecc.
Tali chip comunemente usati includono, ad es. microcontroller AVR, PIC o NXT, con architettura a 8 bit e 32 bit, e persino ARM, che consente la costruzione di computer altamente miniaturizzati e soluzioni autonome nel campo dell'IoT (Internet of Things). Il loro grande vantaggio è l'integrazione in un unico alloggiamento di: memoria persistente/operativa, unità di calcolo e numerose periferiche (convertitori, comparatori, generatori PWM, interfacce di comunicazione). In questo modo i progettisti ricevono un sistema a microprocessore già pronto, in modo che i loro sforzi possano concentrarsi sulla progettazione del dispositivo di destinazione. La sua programmazione è relativamente semplice, in quanto sul mercato è disponibile un certo numero di ambienti di sviluppo (IDE) facili da usare, per lo più basati su linguaggi correlati al C e sviluppati dagli stessi produttori. Il collegamento con altri sistemi (ad es. controller o sensori) avviene tramite librerie dedicate. Ciò non solo consente di abbreviare i tempi di sviluppo di nuovi prodotti, ma facilita anche il loro adattamento agli standard internazionali (ad es. USB, WiFi, Bluetooth, SD), traducendosi in praticità d'uso e soddisfazione del cliente.
In una sezione separata del catalogo sono disponibili programmatori e debugger per microcontroller. Si tratta sia soluzioni originali dei produttori, che di un'offerta di dispositivi di altri fornitori.
Memorie
I semiconduttori svolgono la funzione anche di diversi tipi di memorie: operative (SRAM, DRAM ecc.) e non volatili (EEPROM, FLASH itp.). Sono disponibili in varie capacità, dimensioni, dotate di interfacce parallele e seriali. Consentiranno la costruzione di dispositivi che aggregano informazioni, memorizzano dati (non solo informazioni sulle impostazioni, ma anche interi registri delle attività o, ad es. immagini di una fotocamera).
Moduli di comunicazione
Un'altra sezione della categoria dei semiconduttori è rappresentata dai moduli di comunicazione, che consentono la trasmissione bidirezionale dei dati in vari standard. Sono un metodo comodo per collegare circuiti controllati mediante un microcontrollore con reti wireless (WiFi / GPRS / HSPA / LTE), nonché altri dispositivi, ad es. utilizzando tecnologie come Bluetooth o ZigBee. Questi includono anche sistemi LoRa (long range) destinati alla costruzione di reti estese che coprono grandi spazi, nonché ricevitori di segnali di geolocalizzazione (ad es. GPS, Galileo) e componenti predisposti per il supporto della tecnologia RFID (sistemi di comunicazione di prossimità, come ad es. gli identificatori). I moduli di comunicazione più complessi sono basati su microcontroller, che (insieme alle periferiche e ai componenti esterni presenti sul PCB) possono fungere da sistema di controllo indipendente per dispositivi complessi. Sono programmabili e predisposti per l'integrazione in sistemi più grandi.
kit di sviluppo
I kit di sviluppo sono moduli dedicati per un circuito specifico (di norma microcontroller), e facilitano l’apprendimento e la prototipazione. Contengono tutti i componenti necessari per il funzionamento di un determinato elemento (sistema di alimentazione, condensatori di disaccoppiamento, spesso anche connettori USB, LAN, ecc.), in modo che il costruttore possa concentrarsi sulla programmazione e sul test. In questo ramo troviamo anche prodotti popolari, come Arduino o ESP32, pertanto soluzioni perfettamente note, gratuite e molto flessibili. Possono essere adattati a una vasta gamma di applicazioni, dai progetti hobbistici ai controller industriali professionali.
Accessori per semiconduttori
Vale anche la pena notare che il gruppo dei semiconduttori comprende equipaggiamenti e accessori, che includono dissipatori di calore, (un elemento essenziale per la termoregolazione dei componenti ad alta potenza), prese per il montaggio di circuiti PCB, basette di prova (usate ad es. nei programmatori), e anche moduli di Peltier.
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