Yarı iletken ürünler, temel diyotlardan ve transistörlerden karmaşık entegre devrelere ve mikroişlemcilere kadar her şeyi kapsar. Bu ürünler, akımı yükseltmek ve değiştirmek için transistörler, voltajı düzeltmek ve dengelemek için diyotlar ve verileri depolamak ve işlemek için DRAM ve flash bellek gibi bellek aygıtları dahil olmak üzere elektronik cihazlarda çok önemli bir rol oynar. Mikroişlemciler ve iletişim çipleri gibi entegre devreler, modern elektronik teknolojisinin temelini oluşturur ve karmaşık veri işleme ve iletişim işlevlerine olanak tanır. Yarı iletken üretim ve paketleme teknolojisindeki ilerleme, bu ürünleri daha verimli ve minyatür hale getirerek tüm elektronik endüstrisinin gelişimine yön verdi.
yarı iletken cihaz
transistör
Transistörler, amplifikasyon ve anahtarlama devrelerinde yaygın olarak kullanılan yarı iletken teknolojisinin temel bileşenleridir. Ana tipler arasında alan etkili transistörler (FET'ler) ve bipolar transistörler (BJT'ler) bulunur. Alan etkili transistörler, yüksek giriş empedansı ve düşük güç tüketimi özellikleri nedeniyle dijital ve analog devrelere hakimdir. Örneğin, metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler (MOSFET'ler) modern entegre devrelerin temelini oluşturur. Bipolar transistörler, yüksek hızlı anahtarlama yetenekleri ve yüksek akım taşıma kapasiteleri nedeniyle güç amplifikasyonu ve yüksek frekans uygulamalarında hala önemlidir.
diyot
Diyotlar, esas olarak akımın tek yönlü iletimi için kullanılan en temel yarı iletken cihazlardır. Yaygın tipler arasında doğrultucu diyotlar ve voltaj regülatörleri bulunur. Doğrultucu diyotlar genellikle alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılırken, voltaj regülatörleri sabit bir voltaj seviyesini korumak ve devrenin aşırı voltajını önlemek için kullanılır. Bu diyotların temel parametreleri arasında ileri akım, ters arıza voltajı, güç tüketimi ve anahtarlama hızı bulunur.
Optoelektronik cihazlar
Optoelektronik cihazlar, esas olarak ışık yayan diyotları (LED'ler) ve ışığa duyarlı cihazları içeren yarı iletken teknolojisinin önemli bir dalıdır. LED, yüksek verimliliği, uzun ömrü ve güvenilirliği nedeniyle aydınlatma ve görüntüleme teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Fotodiyotlar ve fototransistörler gibi ışığa duyarlı cihazlar, otomatik kontrol ve iletişim sistemlerinde önemli roller oynar.
Depolama aygıtları
Bellek aygıtları, dinamik rastgele erişim belleği (DRAM) ve flash bellek de dahil olmak üzere veri depolama teknolojisinin temelini oluşturur. DRAM, yüksek hız performans avantajı nedeniyle bilgisayar sistemlerinde ana bellek olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Flash bellek, kalıcı ve yüksek yoğunluklu özellikleriyle mobil cihazlarda ve katı hal sürücülerde hakimdir. Bu depolama cihazlarının temel parametreleri arasında depolama kapasitesi, okuma ve yazma hızı, güç tüketimi ve kullanım ömrü yer alır.
Yarı iletken cihazlar tasarlanırken malzeme seçimi, üretim süreci ve elektriksel performans önemli hususlardır. Örneğin silikon malzemeler, maliyet etkinliği ve olgun üretim süreçleri nedeniyle yarı iletken cihazlara hakimdir. Ancak teknolojinin gelişmesiyle birlikte galyum arsenit gibi diğer malzemeler de belirli uygulamalarda mükemmel performans göstermiştir. Yarı iletken cihazları seçerken yukarıda belirtilen teknik parametrelere ek olarak maliyet, boyut ve güvenilirliğin de dikkate alınması gerekir.
entegre devre
mikroişlemci
Mikroişlemciler, talimatları işlemekten ve diğer donanımları kontrol etmekten sorumlu olan modern bilgi işlem cihazlarının beynidir. Performansları genellikle çekirdek sayısı, saat hızı (genellikle GHz aralığında), güç tüketimi (birkaç watt'tan onlarca watt'a kadar) ve işlem teknolojisi (7 nanometre, 5 nanometre gibi) ile ölçülür. Yüksek performanslı mikroişlemciler, verimli soğutma çözümleri gerektiren güç tüketimi ve soğutma konularında zorluklarla karşı karşıyadır.
Depolama çipi
Depolama yongaları, statik rastgele erişim belleği (SRAM) ve dinamik rastgele erişim belleği (DRAM) dahil olmak üzere veri depolamanın temel bileşenleridir. SRAM, yüksek hız ve düşük gecikme gibi avantajlara sahiptir ancak maliyeti yüksek ve kapasitesi küçüktür. DRAM daha büyük depolama kapasitesi ve daha düşük maliyet sağlar, ancak daha yavaş hız ve daha yüksek güç tüketimi sağlar. Bir depolama yongasının temel parametreleri arasında depolama kapasitesi (birkaç MB'tan birkaç GB'a kadar), erişim süresi (nanosaniye cinsinden) ve güç tüketimi (birkaç miliwatt'tan birkaç watt'a kadar) bulunur.
İletişim çipi
İletişim çipi, kablosuz veya kablolu iletişim sinyallerini işlemek için kullanılır ve anahtar, 5G, Wi Fi, Bluetooth vb. gibi farklı iletişim standartlarını desteklemektir. Bu çiplerin performans göstergeleri arasında iletim hızı (Mbps veya Gbps), frekans bulunur. menzil, enerji verimliliği oranı (bit başına enerji tüketimiyle ölçülür) ve desteklenen iletişim standartları ve protokolleri.
Analog çip
Analog yongalar, analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler) ve dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC'ler) dahil olmak üzere dijital ve analog sinyaller arasında dönüşüm yapar. Performanslarının anahtarı, dönüşüm hızında (saniyedeki örnek sayısı), doğrulukta (bit sayısı), güç tüketiminde (genellikle miliwatt cinsinden) ve gürültü seviyesinde (genellikle sinyal-gürültü oranıyla ifade edilir) yatmaktadır. Analog çipler sinyal işleme ve sensör arayüzlerinde önemli bir rol oynamaktadır.
Karışık sinyal çipi
Karışık sinyal çipi, analog sinyalleri işleyebilen ve bunları dijital sistemlerde kullanabilen analog ve dijital devreleri birleştirir. Bu çip türü özellikle cep telefonları, tüketici elektroniği ve otomotiv elektroniğinde önemlidir. Temel parametreleri arasında entegrasyon düzeyi, güç tüketimi ve boyut (genellikle milimetre cinsinden) ² Hesaplama ve maliyet yer alır. Karışık sinyal çipi, analog ve dijital parçaların birbirine karışmamasını sağlamak için hassas tasarım gerektirir.
Entegre devrelerin tasarımı ve üretimi, silikon ve galyum arsenit gibi ileri malzemelerin yanı sıra derin ultraviyole litografi gibi ileri üretim teknolojilerini gerektiren oldukça karmaşık ve maliyetli süreçlerdir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte entegre devrelerin boyutları küçülmeye ve performansı artmaya devam ediyor ancak aynı zamanda maliyet, tasarım karmaşıklığı ve fiziksel sınırlamalar gibi zorluklarla da karşı karşıya kalıyorlar.
