Bis zur Entstehung eines Prozessors erfordert sehr viele Arbeitsschritte. Die Fertigung erfordert extreme Sauberkeit. Schon das kleinste Staubkörnchen kann die winzigen Schaltkreise des Prozessors zerstören.

Der Grundstoff ist Quarzsand. Er wird eingeschmolzen und daraus Silizium gemacht. Das noch geschmolzene Silizium wird zu einem Zylinder geformt.

Der Silizium-Zylinder wird dann in 0,9 mm dicke Scheiben (Wafer) zersägt. Die Scheiben werden gereinigt und blank poliert.

Die Schaltkreise werden dann in mehrere Belichtungs- und Ätzvorgängen aufgebraucht. Anschließend wird der Wafer nochmals gereinigt.

Auf dem Wafer werden die Prozessoren stichprobenhaft geprüft. Dabei kontrolliert eine Person den Wafer unter einer Mikroskop. Dann werden aus den Scheiben die Prozessoren ausgeschnitten und in ein Gehäuse eingesetzt.

Fertig ist der Prozessor.

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Bausteine zur Leistungsumwandlung bestehen seit Jahrzehnten aus Silizium. Bisher wurde, vor allem aus Power-MOSFETS, immer mehr Leistung herausgeholt. Doch die weitere Steigerung des Wirkungsgrads von Silizium ist nur noch mit hohem wirtschaftlichem Aufwand möglich. Die Transistorverlustleistung lässt sich nur noch mit anderen Materialien senken. Am Start ist Galliumnitrid (GaN), welches in LEDs Anwendung findet. Es soll seinen Einsatz in der Leistungselektronik als Ersatz für Silizium finden.

Das neue Material wird in GaN-HEMTs (Galliumnitrid-High-Electron-Mobility-Transistor) verwendet. Sie sind, was Schaltleistung und Bandbreite angeht, deutlich besser. Zwar kennt man GaN-HEMTs schon länger, doch erst seit die Silizium-Technik ausgereizt ist, wurde in Forschung und Umsetzung investiert.

GaN-Transistoren haben zwar eine relativ geringe Durchschlagsfestigkeit, einen verhältnismäßig hohen Frequenzgang und nur einen um 3 % besseren Wirkungsgrad als Silizium-Transistoren. Doch steht man bei deren Entwicklung erst an Anfang. Man kann also davon ausgehen, dass sich hier in Zukunft noch einiges tut.

Das beste an GaN-Transistoren ist ihre Ähnlichkeit zu Leistungs-MOSFETs. So müssen Entwickler nicht umdenken. Außerdem ist die Schwellenspannung weitgehend unabhängig von der Temperatur, was die Entwicklung von Schaltungen erheblich vereinfacht.

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Als Elektronik-Bastler hat man ja häufig die Sammelwut, um später aus alten gebrauchten Geräten Bauteile auszulöten, um sie später eventuell wieder zu verwenden. Es entsteht dabei eine Sammlung aus Bauteilen mit kurzen Anschlussdrähten, “verbrutzelte” Halbleiter, kaputte Gehäuse und kaum erkennbaren Typenbezeichnungen.  Doch wer will mit solchen Bauteilen ernsthaft eine Schaltung aufbauen?

Bei einem Anfänger funktioniert die Schaltung nicht. Was kann da sein? Ist eines der gebrauchten Bauteile defekt?

Da ist es besser, man kauft sich ein paar Tütchen mit Dioden, Widerständen, Kondensatoren und ein paar der wichtigsten Transistoren. Dann ist man für 90% der Schaltungen gut bedient. Und teuer ist das nicht.

Den ganzen Schrott, den man dann so daheim rumliegen hat, der fliegt dann gleich in die Tonne.

Schal­tun­gen aus leit­fä­hi­ger Knete bauen: Auf die Idee kamen  Samuel John­son und Dr. Ann­Ma­rie Tho­mas von der Uni­ver­sity of St. Tho­mas. Sie wol­len damit Kin­dern die Grund­la­gen der Elek­tro­nik näher brin­gen. Sie haben zwei Knetmasse-Rezepte für leit­fä­hige und nicht­lei­tende Knete entwickelt.

Ein Video und die übersetzten Rezepte finden sich im Bausteln-Blog: Schaltungen mit leitfähiger Knete