关于半导体器件材料的这些基础知识你都知道？

半导体由既不是良好导体也不是良好绝缘体的材料制成。这就是我们所说的半导体。由于它们的可靠性、紧凑性和低成本，此类设备在广泛的应用中使用。

这是用于光发射器的独立组件，包括功率器件、紧凑型光学传感器和固态激光器。它们具有大范围的电流和电压处理能力。它的额定电流超过 5000 安培，额定电压超过 100,000 伏。更重要的是，半导体器件有助于集成到复杂但易于构建的微电子电路中。

他们有一个潜在的未来。大多数电子系统的关键要素，包括数据处理、客户以及与工业控制设备的通信。在今天的文章中，我们将了解什么是半导体器件？今天，我们将获得有关用于制造半导体器件及其应用的材料类型的信息。

什么是半导体器件？

半导体器件无非是一种电子元件，其作用是吸收硅、锗、砷化镓等半导体材料以及有机半导体的电子特性。在许多应用中，半导体器件已经取代了真空管。

它们使用固态电子传导，而不是高真空中的热发射。半导体器件是为单独的导体和集成电路制造的。这包括在单个半导体衬底或晶片上制造并相互连接的数以十亿计的设备。

半导体材料被发现是有用的，因为它们的行为很容易通过添加杂质来控制，这被称为掺杂。半导体电导率可以通过电场或磁场、与光或热的接触或掺杂单晶网格的机械变形来控制。这样，可以将半导体制成优良的传感器。

半导体中的电流传导没有电子和空穴。你们统称为电荷载体。通过添加少量杂质分子以及磷或硼来完成硅的掺杂。这增加了半导体中电子或空穴的数量。

当掺杂的半导体具有更多的空穴时，它被称为 P 型半导体。当它有一些自由电子时，它被称为 N 型半导体。其中主要显示移动电荷载体的电荷标记。P型和N型半导体连接在一起的结称为PN结。

二极管：

半导体是由单个 PN 结组成的简单器件。P型和N型半导体的结形成耗尽场。由于移动电荷载体的短缺，其中保留了载流。当器件正向偏置时，该耗尽区会减小。这允许大量携带。这是对时间二极管的偏置。只有这样才能获得更少的流量，才能扩大耗尽区域。

将半导体带入光中可以产生电子-空穴对。这增加了自由载流子的数量，从而增加了电导率。为利用这种现象而优化的二极管称为光电二极管。化合物半导体二极管也用于生产光、发光二极管和激光二极管。

晶体管：

双极结型晶体管由两个PN结构成。在 P – N – P 或 N – P – N 配置中的某个地方，中间结或基结之间的区域通常非常窄。其他区域或它们各自的端子被称为发射极和集电极。通过基极和发射极之间的结引入的小电流会改变基极 - 集电极结的特性，因此它可以在受到偏置的情况下传导电流。这会在集电极和发射极之间产生大流量，并由基极-发射极流量控制。

另一种类型的晶体管称为场效应晶体管，其工作原理是电场的存在可以增加或减少半导体的存在。电场可以增加半导体中电子和空穴的数量。从而改变其导电性。电场可以通过反向偏置的 PN 结施加，并通过结型场效应晶体管 (JFET) 或氧化层与块状材料形成绝缘电极。它形成了一个金属氧化物半导体场（MOSFET）。

MOSFET现在是固态器件和半导体器件中最常用的一天。栅电极被充电以产生电场。它可以控制两个端子之间“通道”的导电性。这称为源极和漏极。根据沟道中的导电类型，器件可以是 n 沟道（用于电子）或 p 沟道（用于空穴）MOSFET。

半导体器件材料

硅是半导体中使用最广泛的材料。其原料成本低，工艺量大。其有用的温度范围使其成为目前不同竞争材料之间的最佳折衷方案。用于制造半导体器件的有机硅目前是在直径为 300 毫米的碗中制成的，可用于生产晶片。

最初，锗被广泛用于半导体材料。但它的热敏感性使其不如硅有用。如今，锗经常与硅结合用于非常高速的 SiGe 器件。IBM 是此类设备的领先制造商。

砷化镓 (GaAs) 也广泛用于高速器件。但到目前为止，很难用这种材料制造大直径的碗。将晶片直径的尺寸显着限制为硅晶片的尺寸。这样砷化镓就被量产了。这些设备比硅胶贵得多。

常见半导体器件列表：

常见的半导体器件列表通常包括来自两个端子、三个端子和四个端子的器件。

两端设备为：

二极管（整流二极管）。
耿氏二极管。
光电晶体管。
冲击二极管。
激光二极管。
肖特基二极管。
PIN二极管。
隧道二极管。
发光二极管(LED)。
齐纳二极管。
光电管。
太阳能电池。
瞬态电压抑制二极管。
VCSEL。

三端设备为：

双极晶体管。
达林顿晶体管。
绝缘栅双极晶体管 (IGBT)。
单结晶体管。
场效应晶体管。
可控硅整流器。
晶闸管。
三端双向可控硅开关。

四端设备为：

光电耦合器（光耦合器）。
霍尔效应传感器（磁场传感器）。

半导体器件的应用

所有类型的晶体管都用作逻辑门的建筑物。这对于数字电路的设计很有用。在微处理器等数字电路中，晶体管充当开关（通断）。例如，MOSFET 决定了施加到栅极的电压，无论开关是打开还是关闭。

晶体管用于不充当开关的模拟电路。比例嘴它们以恒定范围的输出响应连续范围的输入。振荡器和放大器包含在一个通用的模拟电路中。在模拟电路和数字电路之间进行接口或转换的电路称为混合信号电路。

半导体器件的优势

半导体器件的优点如下：

由于不需要加热，因此只要电路接通，半导体器件就会开始工作。
半导体器件在工作期间不会产生任何谐振噪声。
与真空管相比，半导体器件需要更少的电压操作。
半导体器件是防震的。
半导体设备没有加热元件，因此不需要功率来加热它们以发射电子。
由于其体积小，连接到半导体器件的电路非常紧凑。
与真空管相比，半导体器件更便宜。
半导体器件的寿命几乎是无限的。
半导体器件不必产生任何真空，因此它们不存在真空损坏的问题。

半导体器件的缺点

半导体器件的缺点如下：

与真空管相比，半导体器件中的噪声水平更高。
普通的半导体设备无法像普通的真空管那样听到那么多的功率。
在高频范围内，它们的反应较弱。

常见问题

1. 半导体举例有哪些？

一些常见的半导体示例，例如硅、锗、砷化镓，以及元素周期表上接近所谓的“准金属梯”的元素。继硅之后，砷化镓是另一种具有重要意义的常见半导体，用于太阳能电池、激光二极管、微波频率集成电路等。

2. 哪个是最好的半导体器件？

硅是半导体中使用最广泛的材料。其原料成本低，工艺量大。其有用的温度范围使其成为目前不同竞争材料之间的最佳折衷方案。

3. 最简单的半导体器件是什么？

半导体是由单个 PN 结组成的简单器件。P型和N型半导体的结形成耗尽场。由于移动电荷载体的短缺，其中保留了载流。当器件正向偏置时，该耗尽区会减小。这允许大量携带。

4. 半导体有哪两种类型？

半导体主要有两种，一种是P型半导体，另一种是N型半导体。

总结：

以上就是关于半导体器件材料的相关基础内容整理，要想学好集成电路和半导体这方面的知识，以上这些入门基础知识务必要掌握。

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