原创 电子元器件为什么大部分都用半导体材料

2022-1-14 15:58 198 1 1 分类: MCU/ 嵌入式

半导体用于集成电路,消费电子,通信系统,光伏发电,照明应用,大功率功率转换和其他领域。半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。但半导体有个特性是导体和绝缘体所没有的,那就是可以做成两种不同特性的基片,再把这两种基片结合到一起就可体现绝缘和导体交替的特性,如二极管反向绝缘,正向导电,三极管通过一个控制端可让其导电就导电,让其绝缘就绝缘。

半导体的作用是可以通过改变其局部的杂质浓度来形成一些器件结构,这些器件结构对电路具有一定控制作用,比如二极管的单向导电,比如晶体管的放大作用。

半导体分类和性能

(1)元素半导体。元素半导体是指由单个元素组成的半导体,其中硅和硒的研究相对较早。它是一种具有相同元素半导体特性的固体材料,容易受到痕量杂质和外部条件引起的变化的影响。目前,只有硅和锗具有良好的性能并被广泛使用。硒用于电子照明和光电领域。硅被广泛用于半导体工业中,主要受二氧化硅的影响,可以在器件生产中形成掩模,可以提高半导体器件的稳定性,有利于自动化工业生产。

(2)无机复合半导体。无机复合材料主要由单个元素作为半导体材料组成。当然,也存在由多种元素组成的半导体材料。主要的半导体特性是I组和V,VI和VII组。第II组和第IV,V,VI和VII组;III组和V,VI;IV和IV,VI;V和VI; VI和VI组合的化合物,但受元素特性和生产方法的影响,并非所有化合物都能满足半导体材料的要求。该半导体主要用于高速设备。InP制造的晶体管比其他材料快,并且主要用于光电集成电路和抗核辐射设备。对于具有高导电率的材料,它们主要用于LED和其他方面。

(3)有机化合物半导体。有机化合物是指分子中含有碳键的化合物。有机化合物和碳键彼此垂直以形成导带。通过化学加成,它可以进入能带,从而产生电导率并形成有机化合物半导体。与以前的半导体相比,该半导体具有低成本,良好的溶解性和易于加工轻质材料的特征。电导率可以通过控制分子来控制,具有广泛的应用范围,主要用于有机薄膜,有机照明等。

(4)非晶半导体。它也被称为非晶半导体或玻璃半导体,属于一类半导体材料。像其他非晶材料一样,非晶半导体具有短程有序和长程无序结构。它主要通过改变原子的相对位置并改变原始的周期性排列来形成非晶硅。晶态和非晶态主要与原子排列是否具有长序不同。难以控制非晶半导体的性能。随着技术的发明,非晶半导体开始被使用。该生产工艺简单,主要用于工程领域,对光的吸收效果好,主要用于太阳能电池和液晶显示器。

(5)本征半导体。没有杂质和晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低的温度下,半导体的价带已满。在热激发之后,价带中的一些电子将穿过禁带并以更高的能量进入空带。空带中的电子成为导带。没有电子会形成带正电荷的空位,称为空穴。空穴传导不是实际的运动,而是等效的运动。当电子导电时,电荷相等的空穴将沿相反的方向移动。[5]它们在外部电场的作用下产生定向运动,以形成宏观电流,分别称为电子传导和空穴传导。

通过电子-空穴对的生成而形成的这种混合电导率称为本征电导率。导带中的电子落入空穴,并且电子-空穴对消失,这称为复合。重组期间释放的能量变为电磁辐射(发光)或晶格热振动能量(加热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡。此时,半导体具有一定的载流子密度并因此具有一定的电阻率。当温度升高时,将产生更多的电子-空穴对,载流子密度将增加,并且电阻率将降低。没有晶格缺陷的纯半导体的电阻率相对较大。

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