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鍺、矽、硒、砷化鎵等物體,以及許多金屬氧化物和金屬硫化物,其導電性介於導體和絕緣體之間,稱為半導體。
半導體具有一些特殊效能。 例如,使用半導體的電阻率。
與溫度的關係可以做成熱敏電阻進行自動控制。
其光敏特性可用於製造用於自動控制的光敏元件,如光電管、光電管和光敏電阻等。
半導體還具有最重要的特性之一,如果將微量雜質適當地摻入純半導體物質中,其電導率將增加數百萬倍。 這一特性可用於製造各種用於不同用途的半導體器件,例如半導體二極體和電晶體。
等。 當半導體的一側被製成p型區域,另一側被製成n型區域時,在結附近形成具有特殊性質的薄層,通常稱為p-n結。
圖的上半部分顯示了載流子在p型半導體和n型半導體之間的介面處的擴散(用黑色箭頭表示)。 中間部分顯示了p-n結的形成過程,表示載流子的擴散大於漂移(藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。 下部是PN結的形成。
表示擴散和漂移的動態平衡。
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什麼是半導體,常見的材料有哪些?
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半導體:在室溫下導電介於導體和絕緣體之間的一種材料。
主要材料:元素半導體:鍺和矽是最常用的元素半導體;
化合物半導體:包括基團和基團化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、基團和基團化合物(硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物)和-和-化合物組成的固溶體(砷鋁、砷磷鎵等)。
技術研究領域:
1)積體電路。
它是半導體技術發展中最活躍的領域之一,並已發展到大規模整合階段。 在幾平方公釐的矽片上可以製造數以萬計的電晶體,在矽片上可以製造出微資訊處理器,或者可以完成其他更複雜的電路功能。 積體電路的發展方向是實現更高的整合度和微功耗,使資訊處理速度達到微秒級。
2)微波裝置。
半導體微波器件包括接收、控制和發射器件。 公釐波波段以下的接收裝置被廣泛使用。 在厘公尺波段,發射裝置的功率已經達到幾瓦,人們正在開發新裝置和新技術以獲得更大的輸出功率。
3)光電器件。
半導體發光、相機器件和雷射器件的發展使光電器件成為乙個重要的領域。 其應用範圍主要是光通訊、數字顯示、影象接收、光整合等。
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所有型別的半導體包括矽、鍺、硒等,其中矽和鍺應用最廣泛。
常用的半導體材料分為元素半導體和化合物半導體。 二元化合物半導體包括-基團(如砷化鎵、磷化鎵、磷化銦等)、基團(如硫化鎘、硒化鎘、碲化鋅、硫化鋅等)、基團(如硫化鉛、硒化鉛等)、基團(如碳化矽)化合物。
半導體用於積體電路、消費電子、通訊系統、光伏發電、照明、大功率功率轉換等領域,二極體等都是由半導體製成的器件。
無論是從技術還是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都非常巨大。 大多數電子產品的核心單元,如電腦、手機**或數字錄音機,都與半導體密切相關。
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半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。 鍺和矽是最常用的元素半導體; 化合物半導體包括基團和基團化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、基團和基團化合物(
硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物)和由-和-化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除了上述晶體半導體外,還有非晶玻璃半導體和有機半導體。
半導體的分類按其製造技術可分為積體電路器件、分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等類別,一般這些都會分為子類別。 此外,還有按應用領域、設計方法等進行分類的方法,雖然不常用,但按IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其尺寸進行分類。
此外,還有一些方法可以分為模擬、數字、模數混合,並根據它們處理的訊號發揮作用。
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1.熱特性。
半導體的差分電阻率隨溫度變化顯著。 例如,對於純鍺,濕度每公升高 10 度,其電阻率就會降低到 1 2。 溫度的微妙而溫和的變化體現在半導體電阻率的明顯變化上。
利用半導體的熱敏特性,熱敏電阻可用作溫度測量和控制系統的溫度感測元件。
值得注意的是,各種半導體器件都具有熱特性,當環境溫度發生變化時,這些特性會影響其執行的穩定性。
2.光敏性。
半導體的電阻率對光的變化很敏感。 有光時,電阻率很小; 當沒有光時,電阻率很大。 例如,常用的硫化鎘光敏電阻在沒有光線和暴露在光線下時具有數十兆歐的電阻。
電阻突然下降到幾萬歐姆,電阻值變化一千倍。 利用半導體的光敏特性,生產各種型別的光電器件,如光電二極體、光電電晶體和矽光電管。 它廣泛用於自動控制和無線電技術。
3.摻雜特性。
在純半導體中,極少量雜質元素的摻雜會導致其電阻率發生很大變化。 例如。 摻雜在純矽中。
硼的電阻率將從214,000·cm降低,即矽的導電能將增加500,000倍以上。 它是通過摻入一些特定的雜質元素,人為地精確地控制半導體的電導率,從而製造不同型別的半導體器件。 可以毫不誇張地說,幾乎所有的半導體器件都是由摻雜了特定雜質的半導體材料製成的。
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1.N型半導體。
N型半導體彎曲導體也稱為電子型半導體。
即自由電子。
雜質半導體的光束濃度遠大於空穴濃度。
形成原理。 摻雜和缺陷都會導致導帶。
介質中電子濃度的增加。 用於鍺、矽半導體材料。
摻雜基團元素,當雜質原子以取代方式取代晶格中的鍺和矽原子時,它們可以提供滿足差異的共價鍵。
配位之外的額外電子,形成半導體中導帶電子濃度的增加。
2.P型半導體。
P型半導體一般是指空穴型半導體,主要是帶正電的空穴導電半導體。
編隊。 P型半導體是通過在純矽晶體中加入三價元素(如硼)來代替矽原子在晶格中的位置而形成的。 在p型半導體中,空穴多,自由電子少,主要依靠空穴導電。 由於p型半導體中的正電荷量。
它等於負電荷的量,因此p型半導體是電中性的。 空穴主要由雜質原子提供,自由電子由熱激發形成。
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半導體在我們的生活中占有至關重要的地位,我們現在享受的智慧型技術帶來的生活和便利,離不開半導體。
半導體,顧名思義,是一類導電性介於導體和絕緣體之間的物體。 摻入雜質以改變材料的電導率是半導體技術的基礎。 通過擴充套件,此功能可用於建立具有不同 IV 特性(電流-電壓特性)的各種電晶體。
數萬億個電晶體整合在一起,實現某些電路功能,形成積體電路。 粗略地說,乙個積體電路經過設計、製造、封裝、測試,形成乙個完整的晶元,通常是乙個可以立即使用的獨立整體。
說到半導體,其實它的發現可以追溯到很久以前,早在1833年,英國電子之父法拉第就率先發現硫化銀的電阻與普通金屬不同,隨溫度的變化,正常情況下, 金屬的電阻隨溫度的公升高而增加,但法拉第發現硫化銀材料的電阻隨著溫度的公升高而降低。這是半導體現象的首次發現。 後來,人們發現了半導體的其他三種特性:
光伏效應、光電導效應、整流效應。
常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵等,矽是各種半導體材料中商業應用最具影響力的一種。 物質以各種形式存在,固體、液體、氣體、等離子體等。 我們通常將導電性差的材料,如煤、眼內晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。
導電性好的金屬,如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等,稱為導體。 導體和絕緣體之間的材料可以簡單地稱為半導體。
半導體的製造過程非常複雜,我們都知道半導體的主要成分是矽,而沙子恰好是由矽組成的,從沙子到半導體的難度可想而知。 簡單來說,半導體的製造工藝主要分為矽片製造、矽片製造、IC封裝測試。
其中矽片製造:矽片製造的原材料是矽錠,要製作出符合要求的矽片,要經過許多工藝步驟,包括研磨、打標定位槽、切片、研磨晶圓、倒角、蝕刻、拋光、清洗、測試和封裝; 晶圓製造:晶圓是指製造半導體電晶體或積體電路的基板。
晶圓製造工藝主要包括擴散、光刻、蝕刻、離子注入、薄膜生長、化學機械拋光和金屬化七種獨立工藝。 晶圓封裝測試:導體封裝測試是指根據產品型號和功能要求,對被測晶圓進行加工以獲得獨立晶元的過程。 晶圓封裝測試工藝主要包括晶圓電氣測試、切割、貼裝、引線鍵合、封裝、老化測試等。
半導體是科學技術發展中不可缺少的東西,大多數電子產品的核心單元,如電腦、手機**或數字錄音機,都與半導體密切相關。
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