目录
一、研究背景
二、研究过程
三、研究总结
一、研究背景
在四年级的科学课本里提到了半导体,利用半导体材料可以制作二极管、三极管等器件。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上,就成了集成电路。现代的收音机、电视机、电话机、计算机等里面都有集成电路。为了随时随地能通过广播关注近期巴黎奥运会的赛事情况,于是就准备自己动手制作一个半导体收音机。
二、研究过程
(一)认识半导体
在制作半导体收音机之前我先去了解了一下半导体是怎么做出来的,在温州市科技馆也参观了基本的模型。
1.半导体的制备过程
半导体的制备过程非常复杂,大体的工艺是:
①晶圆加工-②氧化-③光刻-④腐蚀-⑤薄膜沉积-⑥互连-⑦测试-⑧封装
半导体的制备是将我们常见的“沙子”里面的石英石高度提纯后深加工得到,不同的半导体用到的材料都有区别,真的是一个点石成金的过程。
下面这个晶圆盘是我收集到的一个实物,边上是切割封装测试后的各种成品,这个晶圆盘据说可以切割出非常多的半导体器件。
2.半导体收音机材料认知
半导体收音机主要用到的材料有电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路、扬声器、晶振、变压器等等。
以下是通过查询先对各类元器件有初步的认识。
(1)电阻器
电阻器简称电阻,是利用物质对所通过的电流产生阻碍作用这一特性制成的电子元件,是电子产品中最基本、最常用的电子元件之一。
电阻器的介绍:
电阻器的测量:
(2)电容器
电容器是一种可储存电能的元件(储能元件),通常简称为电容。它与电阻器一样,几乎每种电子产品中都有电容器。
电容器的介绍:
电容器的测量:
(3)二极管
二极管是具有一个PN结的半导体器件。其内部由一个P型半导体和N型半导体组成,在PN结两端引出相应的电极引线,再加上管壳密封便可制成二极管。
本次用到开关二极管
开关二极管是利用二极管的单向导电性对电路进行“开通”或“关断”的控制。导通/截止速度非常快,能满足高频和超高频电路的需要,广泛应用于开关和自动控制等电路中。下图为开关二极管的外形特点。
二极管的极性可以用万用表的二极管档,利用二极管的正向导通反向截止特性测得。下图为正向测量:
反向测量:
(三)制作半导体收音机
1.制作材料:
下面为主要的元器件材料,制作前先做好相关的分类整理。
用到的主要工具有电络铁、万用表、电子钳、镊子等
下图是电路的工作原理
2.步骤
①测量电阻、电容、二极管分类
②用镊子将每个电子元件的引脚折弯成90度
③找到每个电子元件在线路板上的对应位置穿插到底
④将穿插好电子元件的线路板翻转过来,再用电烙铁将每个引脚点焊接在焊盘上
⑤焊接完成后检查电路正确后再剪掉长引脚
⑥焊线调试收音机,初步测试可以收到部分电台,微调后声音信号更加清晰
完整的操作视频:
焊接完成后的线路板:
三、研究总结
通过这次半导体收音机制作的过程,让我对半导体的制备有了一个新的认识,了解到我们平时的沙子如何可以变为半导体,对各种电子元器件有了一个感性的认识,同时可以很好地学习不同器件的测量的一些方法加深理解。更重要的是通过这次制作,我学会了焊接元器件的方法,物料的识别分类,器件大概的原理,收音机调节的几个技巧。也认识到自己的知识缺乏,需要研究焊接的先后顺序,遇到问题找解决方法,可以很好提升动手能力,加深对器件的了解。