Dispozitive Microelectronice Bazate pe GaAs

I .INTRODUCERE IN MICROELECTRONICA

Este un subdomeniu al electronicii. Microelectronica, cum sugereaza numele, studiaza si fabrica componentele electronice care sunt foarte mici. Aceste dispozitive sunt facute din semiconductori folosind un proces numit fotolitografie. Multe din componentele din proiectele electronice de uz curent sunt disponibile in echivalentul microelectronic: tranzistori, condensatori, bobine, rezistoare, diode si deasemenea izolatorii si conductorii pot fi gasite in dispozitivele microelectronice.

Circuitele integrate digital contin in mare parte tranzistori. Circuitele analogice contin rezistori si condensatori deasemenea. Bobinele de inductie sunt folosite in unele din circuitele analogice de inalta frecventa, dar au tendinda sa ocupe mare parte din chip iar daca este este folosit la frecvente joase; pot fi inlocuiti cu giratori.

Pe masura ce tehnica se imbunatateste, marimea componentelor microelectronice continua sa scada. La scari mai mici, efectele elementelor de circuit minore cum ar fi interconexiunile pot deveni mai importante. Acestea sunt numite efecte parazite si telul inginerului proiectant de microelectronice este de a gasi cai pentru a minimaliza aceste efecte in timp ce furnizeaza dispozitive mici, rapide si ieftine.

II. SEMICONDUCTORI

Un semiconductor este un solid al carei conductibilitate electrica poate fi controlata pe o raza foarte mare, fie permanent fie dinamic. Semiconductorii sunt foarte importanti din punct de vedere tehnologic si economic. Siliconul este cel mai important semiconductor comercial, desi sunt importanti si altii deasemenea.

Dispozitivele semiconductoare, componente electronice facute din materiale semiconductoare, sunt esentiale in dispozitiviele electronice moderne de la calculatoare la telefoane celulare si aparate audio digitale. Semiconductoarele sunt foarte similare cu izolatorii. Cele doua categorii de solide difera in principal in aceea ca izolatori au un mai mare gol de banda – energii pe care electronii trebuie sa le dobindeasca pentru a fi liberi sa curga. In semiconductori la temperatura camerei, ca si izolatorii, foarte putini electroni castiga destula energie termica sa sara peste golul de banda, care este necesar pentru conductie. Pentru acest motiv, semiconductorii si izolatorii puri, in absenta campurilor aplicate, au cam aceleasi proprietati electrice. Golul mai mic de banda a semiconductorilor, totusi, da voie pentru alte mijloace afara de temperatura sa controleze proprietatile lor electrice.

Proprietatile intrinseci ale semiconductorilor sunt foarte des modificate permanent de impuritatile introduse intr-un proces numit dopaj. De obicei este rezonabil sa aproximam ca fiecare atom de impuritate adauga un electron sau o “gaura” care poate curge liber. La adaugarea unei proportii suficient de mari de dopant, semiconductorii conduc electricitatea aproape la fel de bine ca metalele. Jonctiunile dintre regiuni ale semiconductorilor care sunt dopate cu diferite impuritati contin campuri electrice care sunt critice la operatiunile dispozitivelor semiconductoare.

In plus la modificarea permanenta prin dopaj, proprietatile electrice ale semiconductorilor sunt deseori modificate dinamic prin aplicarea campurilor electrice. Aceasta posibilitate de a controla conductibilitatea in regiuni mici si bine definite a materialelor semiconductoare, static prin dopare si dinamic prin aplicare de campuri electrice, a condus la dezvoltarea unei mari game de dispozitive semiconductoare, cum sunt tranzistorii. Dispozitivele semiconductoare cu conductibilitate controlata dinamic formeaza baza circuitelor integrate, cum este microprocesorul. Aceste dispozitive semiconductoare “active” sunt combinate cu componente pasive mai simple cum sunt condensatorii semiconductori si rezistorii pentru a produce o varietate de dispozitive electronice.

In anumiti semiconductori, cand electronii cad de pe banda de conductie la valenta benzii (nivelele de energie peste si sub golul de banda) emit deseori lumina. Aceasta proces de fotoemisie sta la baza diodei emitatoare de lumina (LED) si a laserului semiconductor, amandoua fiind foarte importante comercial. Pe de alta parta, absortia luminii de catre semiconductori in fotodetectori excita electronii de pe banda de valenta la banda de conductie, facilitand receptia comunicatiile prin fibra optica si furnizand baza pentru energie din celulele solare.

Semiconductorii pot fi elemente cum ar fi Siliconul sau Germaniul sau compusi semiconductori cum sunt Galiu-Arseniu sau fosfatul de Indiu sau aliaje cum sunt Silicon-Germaniu sau Aluminiu-Galiu-Arseniu.