DIY транзистор изработка: Вие сте до предизвикателството?

Week 0 (Март 2019).

Anonim

Необходимо е само пещ, флуороводородна киселина и малко късмет

От Aalyia Shaukat, допринасящ писател

Домашни транзистори са генерирани от няколко онлайн любители, сред които Нийл Щайнер и някой от тях, на име Джим, през 2009 година. Най-забележителните транзистори на домашни любимци обаче идват от Джери Елсуърт, учител с усет за физиката на устройствата. През 2010 г. е построила къща за производство (известна още като "Fab") и успя да генерира няколко прости схеми с домашните си чипове. Интересно е, че оттогава не са публикувани други добре документирани транзистори за домашни любимци. Това вероятно се дължи на факта, че този вид производство непременно води до манипулиране на опасни химикали и може да отнеме години, за да се усъвършенства (отне две години Джери). Освен това, тъй като транзисторите са градивен елемент за електрониката, те могат да бъдат закупени евтино, за да се създадат много по-сложни интегрални схеми, които изпълняват нещо, което може да бъде по-пряко функционално. С това се казва, че е доста съществено постижение за един любимец да изгради транзистор от нулата с домашна лаборатория, така че човек би си помислил, че има лично чувство за постижение, което идва с това да се направи.

В днешно време повечето фабрични фирми преотстъпват действителното производство в чужбина, тъй като разходите за наемане на необходимия брой инженери и техници за опериране на завода при печалба са твърде високи след инвестициите в размер на 10 млрд. Долара, които обикновено струват за изграждане на състояние -Разводна фабрика. Повечето компании не могат да поддържат нивото на продажби, което е необходимо, за да оправдае този вид финансова инвестиция.

Тъй като няма друга възможност да се генерират евтини транзистори, има смисъл защо тези леярни правят убийства с нов рекорд от 400 милиарда долара продажби. По същество би могло да има смисъл да се изследва по-достъпно модулно производство на транзистори, особено за прототипиране, въпреки големите разходи и технологични препятствия, защото гигантските съоръжения имат някои недостатъци .

Джери Елсуърт и Нийл Щайнер създадоха транзистори от предварително произведени германий диоди и кадмиево сулфидни фотоклетки, съответно. Това не е същото като изграждането на транзистор от само готова дозирана пластина, защото диодът и фотоклетката са сглобяеми.

Изграждането на транзистор от нулата ще изисква някои инструменти, които обикновено не се намират в домашна лаборатория. Този видеоклип от San Zeloof е доста задълбочена обиколка на домашния чип и е напомнящ на Jeri'slab . Някои по-необичайни инструменти включват следното:

  • Азотен резервоар
  • пещ
  • Флуороводородна киселина (HF)
  • Фосфосиликатен филм
  • Първокласна силиконова подложка
  • Винил стикер вместо фоторезист за маски
  • Цветова диаграма за идентифициране на дебелината на слоя оксид

Някои от тези материали са по-вредни от другите. Всеки, който обработва HF, трябва да направи това много внимателно, защото това химично вещество може да проникне в тъканта, причинявайки някои доста груби изгаряния. Азотният резервоар не е абсолютно необходим, но помага да се контролира атмосферата на пещта до по-предсказуемо нарастване на оксидния слой на силиций, а когато се разрастват слоеве, които са само няколкостотин ангстрьома (Å) дебелина, вероятно спестявайте много време. Също така си струва да се отбележи, допинг чистия силиций е друг проект сам по себе си, така че закупуването на предварителен първокачествен силиций онлайн може да бъде по-осъществимо. Някои по-обикновени артистични артикули включват захранване, осцилоскоп, пинцети, вентилатор на процесора, проводими епоксиди и спойлери.

Как се произвеждат транзисторите?
Транзисторът се произвежда чрез процеса на фотолитография, който по същество моделира повърхността на субстрата, за да формира различни топологии на транзистора. Една такава топология е тази на транзистор с метален оксид (MOSFET), както е показано по-долу.

Източник на изображението: Shutterstock.
За пореден път, основната субстрат тип р може лесно да бъде закупен онлайн.

Отглеждането на първоначалния оксиден слой се осъществява във времето в пещта. Джери, например, заявява, че отнема шест часа, за да израсне слой оксид с дебелина от 500 до 600 см с добавяне на пара, изпомпана в пещта. Не е нужно да изваждате супер малък шублер и микроскоп, за да измерите тази дебелина, както е видно от цвета. Дебелият слой с дебелина 600 Å съответства на зелен цвят.

Оформянето или отстраняването на оксида, за да се постигне определен модел, се постига чрез използването на HF. За много етапи на ецване част от подложката е защитена от ецване чрез "маскиращ" материал, който е устойчив на ецване. Виниловата стикерна маска е предварително подготвена, за да устои на ецване в определени области.

Източникът и изтичащият участък се създава чрез предене на фосфосиликатния филм върху вафлата, така че има тънък слой от течността върху вафлената част; това обикновено се осъществява с вентилатор на процесора.

За пореден път устройството се поставя в пещта при 1000 ° С за известно време, за да се отделят високи концентрации на фосфор върху повърхността на субстрата и оксидните слоеве - създавайки два региона на допинг тип п и в крайна сметка - канал за електрони да текат.

И накрая, винилови маски се използват, за да отпечатат района на портата и да го поставят обратно в пещта, за да израстват слой от оксид на портата. Джери определя дебелина от 800 до 1000 А, която е розово до тъмно червен.

Контактите към портала, източника, дренажа и основата могат да бъдат направени с проводящ епоксид. Това се постига с друга винилна маска и допълнително ецване, за да се направят точки за достъп до източника и да се изтече, за да се поставят бита от епоксидни, които могат да бъдат запоени с проводници.

Повече подробности са изброени в редица различни уебсайтове с малко изследвания. Очевидно е, че този процес получава експоненциално по-сложно при проектирането на маски и планирането на стъпките за топология с множество транзистори. Размерът и обхватът на задачата могат да станат трудни; по този начин проектирането на огромни производствени съоръжения, в които ширината на транзисторните врати са надолу до нанометри и CAD програми за оформлението на милиони транзистори.