குறைக்கடத்தி சாதனம், ஒரு நல்ல கடத்தி அல்லது ஒரு நல்ல மின்காப்பு இல்லாத ஒரு பொருளிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் மின்னணு சுற்று கூறு (எனவே குறைக்கடத்தி). இத்தகைய சாதனங்கள் அவற்றின் சிறிய தன்மை, நம்பகத்தன்மை மற்றும் குறைந்த செலவு காரணமாக பரந்த பயன்பாடுகளைக் கண்டறிந்துள்ளன. தனித்துவமான கூறுகளாக, அவை சக்தி சாதனங்கள், ஆப்டிகல் சென்சார்கள் மற்றும் திட-நிலை ஒளிக்கதிர்கள் உள்ளிட்ட ஒளி உமிழ்ப்பான் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அவை ஒரு சில நானோஆம்பியர்களிடமிருந்து (10 −9) தற்போதைய மதிப்பீடுகளுடன், தற்போதைய மற்றும் மின்னழுத்தத்தைக் கையாளும் திறன்களைக் கொண்டுள்ளன.ஆம்பியர்) 5,000 க்கும் மேற்பட்ட ஆம்பியர் மற்றும் மின்னழுத்த மதிப்பீடுகள் 100,000 வோல்ட்டுகளுக்கு மேல் விரிவடைகின்றன. மிக முக்கியமாக, குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் சிக்கலான ஆனால் எளிதில் தயாரிக்கக்கூடிய மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் சுற்றுகளில் ஒருங்கிணைக்க தங்களை கடனாகக் கொடுக்கின்றன. தகவல்தொடர்புகள், நுகர்வோர், தரவு செயலாக்கம் மற்றும் தொழில்துறை கட்டுப்பாட்டு உபகரணங்கள் உள்ளிட்ட பெரும்பாலான மின்னணு அமைப்புகளுக்கான முக்கிய கூறுகள் அவை, அவை எதிர்காலத்தில் இருக்கும்.
குறைக்கடத்தி மற்றும் சந்தி கொள்கைகள்
குறைக்கடத்தி பொருட்கள்
திட-நிலை பொருட்கள் பொதுவாக மூன்று வகுப்புகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன: மின்கடத்திகள், குறைக்கடத்திகள் மற்றும் கடத்திகள். (குறைந்த வெப்பநிலையில் சில கடத்திகள், குறைக்கடத்திகள் மற்றும் மின்கடத்திகள் சூப்பர் கண்டக்டர்களாக மாறக்கூடும்.) படம் 1 மூன்று வகுப்புகளில் ஒவ்வொன்றிலும் சில முக்கியமான பொருட்களுடன் தொடர்புடைய கடத்துத்திறன் σ (மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய எதிர்ப்புகள் ρ = 1 / σ) ஆகியவற்றைக் காட்டுகிறது. இணைந்த குவார்ட்ஸ் மற்றும் கண்ணாடி போன்ற மின்கடத்திகள், ஒரு சென்டிமீட்டருக்கு 10 −18 முதல் 10 −10 சீமென்கள் வரிசையில் மிகக் குறைந்த கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன; மற்றும் அலுமினியம் போன்ற கடத்திகள் அதிக கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன, பொதுவாக ஒரு சென்டிமீட்டருக்கு 10 4 முதல் 10 6 சீமன்கள் வரை. குறைக்கடத்திகளின் கடத்துத்திறன் இந்த உச்சநிலைகளுக்கு இடையில் உள்ளன.
ஒரு குறைக்கடத்தியின் கடத்துத்திறன் பொதுவாக வெப்பநிலை, வெளிச்சம், காந்தப்புலங்கள் மற்றும் நிமிட தூய்மையற்ற அணுக்களுக்கு உணர்திறன். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு குறிப்பிட்ட வகை தூய்மையற்றதில் 0.01 சதவீதத்திற்கும் குறைவாக சேர்ப்பது ஒரு குறைக்கடத்தியின் மின் கடத்துத்திறனை நான்கு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஆர்டர்களால் (அதாவது 10,000 மடங்கு) அதிகரிக்கலாம். ஐந்து பொதுவான குறைக்கடத்திகளுக்கான தூய்மையற்ற அணுக்களின் காரணமாக குறைக்கடத்தி கடத்துத்திறனின் வரம்புகள் படம் 1 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.
குறைக்கடத்தி பொருட்களின் ஆய்வு 19 ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில் தொடங்கியது. பல ஆண்டுகளாக, பல குறைக்கடத்திகள் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. குறைக்கடத்திகள் தொடர்பான கால அட்டவணையின் ஒரு பகுதியை அட்டவணை காட்டுகிறது. அடிப்படை அரைக்கடத்திகள் ஒற்றை வகை அணுக்களால் ஆனவை, அதாவது சிலிக்கான் (Si), ஜெர்மானியம் (Ge), மற்றும் IV நெடுவரிசையில் சாம்பல் தகரம் (Sn) மற்றும் VI நெடுவரிசையில் செலினியம் (சே) மற்றும் டெல்லூரியம் (Te). இருப்பினும், இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட உறுப்புகளைக் கொண்ட ஏராளமான கலவை குறைக்கடத்திகள் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, காலியம் ஆர்சனைடு (GaA கள்) ஒரு பைனரி III-V கலவை ஆகும், இது மூன்றாம் நெடுவரிசையிலிருந்து காலியம் (Ga) மற்றும் நெடுவரிசை V இலிருந்து ஆர்சனிக் (As) ஆகியவற்றின் கலவையாகும்.
குறைக்கடத்திகள் தொடர்பான தனிமங்களின் கால அட்டவணையின் பகுதி
| காலம் | நெடுவரிசை | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| II | III | IV | வி | VI | |
| 2 | போரோன்
பி |
கார்பன்
சி |
நைட்ரஜன்
என் |
||
| 3 | மெக்னீசியம்
எம்.ஜி. |
அலுமினியம்
அல் |
சிலிக்கான்
எஸ்ஐ |
பாஸ்பரஸ்
பி |
சல்பர்
எஸ் |
| 4 | துத்தநாகம்
Zn |
காலியம்
கா |
ஜெர்மானியம்
ஜீ |
ஆர்சனிக்
என |
செலினியம்
சே |
| 5 | காட்மியம்
சி.டி. |
indium
In |
தகரம்
Sn |
ஆண்டிமனி
எஸ்.பி. |
டெல்லூரியம்
தே |
| 6 | பாதரசம்
Hg |
முன்னணி
பிபி |
|||
மூன்று வெவ்வேறு நெடுவரிசைகளின் உறுப்புகளால் மும்மை சேர்மங்களை உருவாக்க முடியும், எடுத்துக்காட்டாக, பாதரச இண்டியம் டெல்லுரைடு (HgIn 2 Te 4), II-III-VI கலவை. அலுமினியம் காலியம் ஆர்சனைடு (அல் எக்ஸ் கா 1 - எக்ஸ் அஸ்) போன்ற இரண்டு நெடுவரிசைகளின் உறுப்புகளால் அவை உருவாகலாம், இது ஒரு மும்மை III-V கலவை ஆகும், இங்கு அல் மற்றும் கா இரண்டும் மூன்றாம் நெடுவரிசையிலிருந்து வந்தவை மற்றும் சந்தா x தொடர்புடையது 100 சதவிகிதம் அல் (எக்ஸ் = 1) முதல் 100 சதவிகிதம் கா (எக்ஸ் = 0) வரையிலான இரண்டு கூறுகளின் கலவைக்கு. ஒருங்கிணைந்த சுற்று பயன்பாட்டிற்கான தூய சிலிக்கான் மிக முக்கியமான பொருள், மற்றும் III-V பைனரி மற்றும் மும்மை கலவைகள் ஒளி உமிழ்வுக்கு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கவை.
1947 ஆம் ஆண்டில் இருமுனை டிரான்சிஸ்டரின் கண்டுபிடிப்புக்கு முன்னர், குறைக்கடத்திகள் ரெக்டிஃபையர்கள் மற்றும் ஃபோட்டோடியோட்கள் போன்ற இரண்டு முனைய சாதனங்களாக மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டன. 1950 களின் முற்பகுதியில், ஜெர்மானியம் முக்கிய குறைக்கடத்தி பொருளாக இருந்தது. இருப்பினும், இது பல பயன்பாடுகளுக்கு பொருத்தமற்றது என்பதை நிரூபித்தது, ஏனெனில் பொருளால் செய்யப்பட்ட சாதனங்கள் மிதமான உயர் வெப்பநிலையில் மட்டுமே அதிக கசிவு நீரோட்டங்களை வெளிப்படுத்தின. 1960 களின் முற்பகுதியில் இருந்து, சிலிக்கான் ஒரு நடைமுறை மாற்றாக மாறியுள்ளது, கிட்டத்தட்ட ஜெர்மானியத்தை குறைக்கடத்தி புனையமைப்பிற்கான ஒரு பொருளாக மாற்றுகிறது. இதற்கு முக்கிய காரணங்கள் இரு மடங்கு: (1) சிலிக்கான் சாதனங்கள் மிகக் குறைந்த கசிவு நீரோட்டங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன, மற்றும் (2) ஒரு இன்சுலேட்டராக இருக்கும் உயர்தர சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO 2) உற்பத்தி செய்வது எளிது. சிலிக்கான் தொழில்நுட்பம் இப்போது அனைத்து குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பங்களுக்கிடையில் மிகவும் முன்னேறியுள்ளது, மேலும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சாதனங்கள் உலகளவில் விற்கப்படும் அனைத்து குறைக்கடத்தி வன்பொருள்களில் 95 சதவீதத்திற்கும் அதிகமானவை.
பல குறைக்கடத்திகள் சிலிக்கானில் இல்லாத மின் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த குறைக்கடத்திகள், குறிப்பாக காலியம் ஆர்சனைடு, முக்கியமாக அதிவேக மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
