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了解半导体材料的知识

2020/5/7

  针对搞电子元器件的人而言,半导体材料是务必要掌握的,针对没有涉及这方面的工作人员而言,也应当简单掌握一些半导体材料概念和作用,大家所使用的一切电子产品,绝大部分都是会涉及到的,就比如你现在正在使用的智能手机。 提及半导体,大家首先想起的便是二极管了,但在半导体中二极管仅仅只是半导体的一个应用,依据所使用的的半导体材料不一样,可分成锗二极管和硅二极管,二极管有一个很特殊的特性便是它的单向导电性,更是由于这一个特性,它能够用在整流器、检波、元器件保护及在脉冲与数字电路中作为开关元件等。

  那么半导体材料呢?“半导体”,如同其名,它是一种介于电导体和绝缘体之间的一种物质,其电阻率为109 W·cmr < 10-4W·cm,在这个区间都属于半导体,如硅、锗、硒及大部分金属氧化物和硫化物。

  半导体材料一般具备热敏特性,光敏特性,掺杂特性,依据特性的不一样能够制作出不一样用途的半导体产品,像热敏元件,光电器件等。

  半导体材料一般采用正四价的元素,使用最多的元素是硅和锗。

  针对纯粹的半导体材料而言,其最表层都是四个电子,这样为了构造的可靠性,表层电子会与别的原子最表层电子产生共价键,产生比较平稳的构造。

  在绝对0度(T=0K,即-273.15 ℃),价电子被共价键所控制,纯半导体材料中没有可以运动的带电粒子(也就是载流子),它的导电能力为0,等于绝缘体。

  不过温度都是高过绝对温度,因此当温度上升或受阳光照射时,将有极少数价电子摆脱共价键的控制变成自由电子,在原先的共价键中留下一个位置——空穴。

  正是由于空穴和自由电子的出现,使纯半导体材料具备导电能力,不过导电能力很弱,不可以应用。为了处理这个问题专业技术人员在其中掺加了一些杂质,假如掺加少量的五价杂质元素,如磷、锑、砷等,即组成N型半导体,假如掺加少量的三价杂质元素,如硼、镓、铟等,即组成P型半导体。

  在N型半导体中掺加五价元素后,原先晶体中的一些半导体原子将被杂质原子替代。杂质原子最表层有5个价电子,其中4个与硅组成共价键,另外一个电子只受本身 原子核吸引,在室内温度下就可以变成自由电子。一样的道理在P型半导体中会多一个空穴。

  随着技术的进一步发展,如今以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及元器件 的开发设计是新兴半导体产业的关键和基础,其科学研究开发设计展现出高速发展的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED首先完成商品话生产,成功开发设计出蓝光LED和LD 之后,科学研究方位转移到GaN紫外光探测仪上GaN材料在微波功率 层面也是有非常大的应用市场。氮化镓半导体开关被称为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发设计出一种可用与生产制造新型电子开关的关键元器件,这类电子开关能够提供稳定、不间断的电源。

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梁先生10:47:36
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