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半导体有什么用_半导体的特性是什么

2018年06月13日 14:06 来源:网上

半导体概要

半导体指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着光范的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。金日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上极具有影响力的一种。


半导体分类

半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是极常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

半导体的作用与价值

目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等.其中以锗、硅材料的生产技术较成熟,用的也较多。

用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品,在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面,比较重要的领域有:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中极活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已光范使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

半导体具备的特性

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗,湿度每升高10度,它的电阻率就要减小到原来的1/2。温度的细微变化,能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性,可以制作感温元件——热敏电阻,用于温度测量和控制系统中。值得注意的是,各种半导体器件都因存在着热敏特性,在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小;无光照时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻,在没有光照时,电阻高达几十兆欧姆,受到光照时.电阻一下子降到几十千欧姆,电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等.广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素,就会使它的电阻率发生极大的变化。例如.在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素,其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm.也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有的半导体器件,都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

半导体概要

半导体指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着光范的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。金日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上极具有影响力的一种。


半导体分类

半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是极常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。


半导体的作用与价值

目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等.其中以锗、硅材料的生产技术较成熟,用的也较多。

用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品,在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面,比较重要的领域有:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中极活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已光范使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。


半导体具备的特性

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗,湿度每升高10度,它的电阻率就要减小到原来的1/2。温度的细微变化,能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性,可以制作感温元件——热敏电阻,用于温度测量和控制系统中。值得注意的是,各种半导体器件都因存在着热敏特性,在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小;无光照时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻,在没有光照时,电阻高达几十兆欧姆,受到光照时.电阻一下子降到几十千欧姆,电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等.广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素,就会使它的电阻率发生极大的变化。例如.在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素,其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm.也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有的半导体器件,都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

半导体未来发展

以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础,其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后,科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉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出一种可用于制造新型电子开关的重要器件,这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。

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