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介绍半导体的作用,分类和特性

已有 297 次阅读2019-8-6 11:26 |个人分类:IC半导体|系统分类:兴趣爱好| 半导体

半导体http://www.best-component.com是指在常温下导电率介于导体和绝缘体之间的材料。半导体在无线电,电视和温度测量方面具有广泛的应用。例如,二极管是使用半导体制造的器件。半导体是可电控制的材料,并且可以从绝缘体到导体。从技术或经济发展的角度来看,半导体的重要性是巨大的。今天的大多数电子产品,如计算机,移动电话或数字录像机,与半导体的关系非常密切。常见的半导体材料是硅,锗,砷化镓等,硅是商业应用中最具影响力的材料之一。

半导体分类

有许多半导体材料,根据它们的化学成分可分为元素半导体和化合物半导体。硅和硅是最常用的元素半导体; 化合物半导体包括III族和V族化合物(砷化镓,磷化镓等),II族和VI族化合物(硫化镉,硫化锌等),氧化物(锰,铬,铁或铜的氧化物),由III-V族化合物和II-VI族化合物(砷化铝镓,砷化镓磷等)构成的固溶体。除了上述晶体半导体之外,还有非晶玻璃半导体,有机半导体等。

半导体分类,根据其制造技术可分为:集成电路器件,分立器件,光电半导体,逻辑集成电路,模拟集成电路,存储器等大类,一般将这些分为小类。另外,根据应用领域,设计方法等进行分类,不常用,但根据IC,LSI,VLSI(超级LSI)及其规模进行分类。另外,根据它处理的信号,它可以分为模拟,数字,模拟数字混合和功能分类方法。

半导体的作用和价值
目前广泛使用的半导体材料是锗,硅,硒,砷化镓,磷化镓,锑化铟等。其中,锗和硅材料的生产技术相对成熟并且使用更多。

由半导体材料,集成电路等制成的部件是电子工业的重要基础产品,并且已广泛用于电子技术的各个方面。半导体材料,器件和集成电路的生产和研究已成为电子工业的重要组成部分。在新产品开发和新技术开发方面,更重要的领域是:

(1)集成电路它是半导体技术发展中最活跃的领域之一,并已发展成为大规模集成的一个阶段。在几平方毫米的硅上有数万个晶体管,可以在单片硅上制造微信息处理器,或者可以实现其他更复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并实现皮秒的信息处理速度。

(2)微波器件半导体微波器件包括接收,控制和发送器件。毫米波段以下的接收器设备已被广泛使用。在厘米波段,发射设备的功率已达到几瓦,人们通过开发新设备和开发新技术获得更多输出功率。

(3)光电器件半导体发光器件,成像器件和激光器件的发展使光电器件成为重要的领域。它们的应用范围主要有:光通信,数字显示,图像接收,光学集成等。

半导体特性

1.热性能

半导体的电阻率随温度显着变化。例如,纯氦,其电阻率降低到每几十度湿度的1/2。温度的细微变化可以反映在半导体电阻率的明显变化中。利用半导体的热特性,可以制造温度敏感元件,热敏电阻,用于温度测量和控制系统。值得注意的是,当环境温度变化时,各种半导体器件具有影响其操作稳定性的热性质。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化非常敏感。有光时,电阻率小; 当没有光时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻在没有照明的情况下具有高达几十兆欧的电阻。当暴露在光线下时,电阻一次下降到几十千欧,电阻值变化一千倍。利用半导体的光敏特性,各种类型的光电器件,如光电二极管,光电晶体管和硅光电池,被广泛用于自动控制和无线电技术。

3.兴奋剂特征

在纯半导体中,掺入极少量的杂质元素会导致其电阻率发生很大变化。例如,在纯硅中混合。一百万份的硼含量从214000Ω·cm降低到0.4Ω·cm。也就是说,硅的导电率增加了超过500,000倍。正是通过结合某些特定的杂质元素,人为地精确控制半导体的导电性,以制造不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有半导体器件都是由掺杂有特定杂质的半导体材料制成的。

半导体的未来发展

以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料和器件的发展是新兴半导体产业的核心和基础,其研发呈现出快速发展的趋势。在基于GaN的光电器件中,蓝色LED是第一个实现商业化生产的。在蓝光LED和LD成功开发之后,研究方向已转向GaN UV探测器。GaN材料在微波功率方面也具有相当大的应用市场。GaN半导体开关被誉为半导体芯片设计的新里程碑。佛罗里达大学的科学家开发出了一种重要的装置,可用于制造新的电子开关,提供平稳,不间断的电源。

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