KAS IR PUSVADĪTĀJS?
Pusvadītāju ierīce ir elektroniska sastāvdaļa, kas izmanto elektrisko vadītspēju, bet kurai ir īpašības, kas atrodas starp vadītāja, piemēram, vara, un izolatora, piemēram, stikla, īpašībām. Šīs ierīces izmanto elektrisko vadītspēju cietā stāvoklī, nevis gāzveida stāvoklī vai termionisko emisiju vakuumā, un tās ir aizstājušas vakuuma lampas lielākajā daļā mūsdienu lietojumu.
Visizplatītākais pusvadītāju izmantojums ir integrēto shēmu mikroshēmās. Mūsu mūsdienu skaitļošanas ierīces, tostarp mobilie tālruņi un planšetdatori, var saturēt miljardiem sīku pusvadītāju, kas savienoti vienā mikroshēmā un visi savstarpēji savienoti uz vienas pusvadītāju plāksnes.
Pusvadītāja vadītspēju var manipulēt vairākos veidos, piemēram, ieviešot elektrisko vai magnētisko lauku, pakļaujot to gaismai vai karstumam, vai arī mehāniski deformējot ar dopētu monokristālisku silīcija režģi. Lai gan tehniskais skaidrojums ir diezgan detalizēts, pusvadītāju manipulācija ir tas, kas ir padarījis iespējamu mūsu pašreizējo digitālo revolūciju.
KĀ ALUMĪNIJU IZMANTO PUSVADĪTĀJOS?
Alumīnijam piemīt daudzas īpašības, kas padara to par galveno izvēli izmantošanai pusvadītājos un mikroshēmās. Piemēram, alumīnijam ir lieliska saķere ar silīcija dioksīdu, kas ir galvenā pusvadītāju sastāvdaļa (tāpēc Silīcija ieleja ieguva savu nosaukumu). Tā elektriskās īpašības, proti, zema elektriskā pretestība un lieliska kontakta nodrošināšana ar stiepļu saitēm, ir vēl viena alumīnija priekšrocība. Svarīgi ir arī tas, ka alumīniju ir viegli strukturēt sausās kodināšanas procesos, kas ir izšķirošs solis pusvadītāju ražošanā. Lai gan citi metāli, piemēram, varš un sudrabs, piedāvā labāku izturību pret koroziju un elektrisko stingrību, tie ir arī daudz dārgāki nekā alumīnijs.
Viens no visizplatītākajiem alumīnija pielietojumiem pusvadītāju ražošanā ir izsmidzināšanas tehnoloģija. Augstas tīrības pakāpes metālu un silīcija nanoslāņu plāno slāņošanu mikroprocesoru plāksnēs veic, izmantojot fizikālas tvaiku uzklāšanas procesu, kas pazīstams kā izsmidzināšana. Materiāls tiek izmests no mērķa un nogulsnēts uz silīcija substrāta slāņa vakuuma kamerā, kas ir piepildīta ar gāzi, lai atvieglotu procedūru; parasti inertu gāzi, piemēram, argonu.
Šo mērķu pamatnes plāksnes ir izgatavotas no alumīnija, un to virsmai ir piestiprināti augstas tīrības pakāpes materiāli, piemēram, tantals, varš, titāns, volframs vai 99,9999% tīrs alumīnijs. Substrāta vadošās virsmas fotoelektriskā vai ķīmiskā kodināšana rada mikroskopiskas shēmas, ko izmanto pusvadītāja funkcijā.
Visizplatītākais alumīnija sakausējums pusvadītāju apstrādē ir 6061. Lai nodrošinātu sakausējuma vislabāko veiktspēju, metāla virsmai parasti tiek uzklāts aizsargājošs anodēts slānis, kas palielinās izturību pret koroziju.
Tā kā tās ir tik precīzas ierīces, korozija un citas problēmas ir rūpīgi jāuzrauga. Ir konstatēti vairāki faktori, kas veicina pusvadītāju ierīču koroziju, piemēram, to iepakojums plastmasā.