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半導(dǎo)體
來源:作者:日期:2015-03-30 15:44:19點(diǎn)擊:12276次
半導(dǎo)體,指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導(dǎo)體在收音機(jī)、電視機(jī)以及測溫上有著廣泛的應(yīng)用。如二極管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性可受控制,范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料。無論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看,半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品,如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)連。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導(dǎo)體材料中,在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力的一種。
定義
物質(zhì)存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等
半導(dǎo)體
等。我們通常把導(dǎo)電性差的材料,如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導(dǎo)電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。可以簡單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。與導(dǎo)體和絕緣體相比,半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的,直到20世紀(jì)30年代,當(dāng)材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后,半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。
本征半導(dǎo)體:不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在極低溫度下,半導(dǎo)體的價(jià)帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發(fā)后,價(jià)帶中的部分電子會(huì)越過禁帶進(jìn)入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶,價(jià)帶中缺少一個(gè)電子后形成一個(gè)帶正電的空位,稱為空穴??昭▽?dǎo)電并不是實(shí)際運(yùn)動(dòng),而是一種等效。電子導(dǎo)電時(shí)等電量的空穴會(huì)沿其反方向運(yùn)動(dòng)[1] 。它們在外電場作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)而形成宏觀電流,分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會(huì)落入空穴,電子-空穴對(duì)消失,稱為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動(dòng)能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子- 空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,此時(shí)半導(dǎo)體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時(shí),將產(chǎn)生更多的電子- 空穴對(duì),載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大,實(shí)際應(yīng)用不多。
2分類
半導(dǎo)體材料很多,按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)
半導(dǎo)體
體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體;化合物半導(dǎo)體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外,還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。
半導(dǎo)體的分類,按照其制造技術(shù)可以分為:集成電路器件,分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲(chǔ)存器等大類,一般來說這些還會(huì)被分成小類。此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類,雖然不常用,但還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號(hào),可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。
10應(yīng)用
最早的實(shí)用“半導(dǎo)體”是「電晶體(Transistor)/二極體(Diode)」。
一、在無線電收音機(jī)(Radio)及電視機(jī)(Television)
半導(dǎo)體
中,作為“訊號(hào)放大器/整流器”用。
二、發(fā)展「太陽能(Solar Power)」,也用在「光電池(Solar Cell)」中。
三、半導(dǎo)體可以用來測量溫度,測溫范圍可以達(dá)到生產(chǎn)、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、科研教學(xué)等應(yīng)用的70%的領(lǐng)域,有較高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,分辨率可達(dá)0.1℃,甚至達(dá)到0.01℃也不是不可能,線性度0.2%,測溫范圍-100~+300℃,是性價(jià)比極高的一種測溫元件。
四、半導(dǎo)體致冷器的發(fā)展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它采用了帕爾貼效應(yīng).