POLOVODIČ
ČO JE POLOVODIČ?
Polovodičové zariadenie je elektronická súčiastka, ktorá využíva elektrickú vodivosť, ale má vlastnosti, ktoré sú medzi vlastnosťami vodiča, napríklad medi, a izolátora, ako je sklo. Tieto zariadenia využívajú elektrickú vodivosť v pevnom skupenstve na rozdiel od plynnej alebo termionickej emisie vo vákuu a vo väčšine moderných aplikácií nahradili vákuové trubice.
Najbežnejšie použitie polovodičov je v čipoch integrovaných obvodov. Naše moderné výpočtové zariadenia vrátane mobilných telefónov a tabletov môžu obsahovať miliardy malých polovodičov spojených na jednotlivých čipoch, ktoré sú navzájom prepojené na jednom polovodičovom plátku.
S vodivosťou polovodiča možno manipulovať niekoľkými spôsobmi, napríklad zavedením elektrického alebo magnetického poľa, jeho vystavením svetlu alebo teplu alebo mechanickou deformáciou mriežky dopovaného monokryštalického kremíka. Zatiaľ čo technické vysvetlenie je dosť podrobné, práve manipulácia s polovodičmi umožnila našu súčasnú digitálnu revolúciu.
AKO SA HLINÍK POUŽÍVA V POLOVODIČOCH?
Hliník má mnoho vlastností, ktoré z neho robia primárnu voľbu pre použitie v polovodičoch a mikročipoch. Napríklad hliník má vynikajúcu priľnavosť k oxidu kremičitému, hlavnej zložke polovodičov (tu dostal názov Silicon Valley). Jeho elektrické vlastnosti, menovite, že má nízky elektrický odpor a umožňuje vynikajúci kontakt s drôtenými spojmi, sú ďalšou výhodou hliníka. Dôležité je tiež to, že je ľahké štruktúrovať hliník v procesoch suchého leptania, čo je zásadný krok pri výrobe polovodičov. Zatiaľ čo iné kovy, ako je meď a striebro, ponúkajú lepšiu odolnosť proti korózii a elektrickú húževnatosť, sú tiež oveľa drahšie ako hliník.
Jednou z najrozšírenejších aplikácií hliníka pri výrobe polovodičov je proces technológie naprašovania. Tenké vrstvenie nano-hrúbok vysoko čistých kovov a kremíka v mikroprocesorových doštičkách sa dosahuje procesom fyzického nanášania pár známym ako naprašovanie. Materiál je vyvrhnutý z terča a nanesený na substrátovú vrstvu kremíka vo vákuovej komore, ktorá bola naplnená plynom, aby sa uľahčil postup; zvyčajne inertný plyn, ako je argón.
Nosné platne pre tieto terče sú vyrobené z hliníka s materiálmi vysokej čistoty na nanášanie, ako je tantal, meď, titán, volfrám alebo hliník s čistotou 99,9999 %, nalepenými na ich povrch. Fotoelektrické alebo chemické leptanie vodivého povrchu substrátu vytvára mikroskopické obvodové vzory používané vo funkcii polovodiča.
Najbežnejšou zliatinou hliníka pri spracovaní polovodičov je 6061. Aby sa zabezpečil najlepší výkon zliatiny, na povrch kovu sa vo všeobecnosti nanesie ochranná eloxovaná vrstva, ktorá zvýši odolnosť proti korózii.
Pretože sú to také presné zariadenia, koróziu a iné problémy je potrebné dôkladne sledovať. Zistilo sa, že ku korózii v polovodičových zariadeniach prispieva niekoľko faktorov, napríklad ich balenie do plastov.