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半导体的基础知识
2024-04-13 08:48:15 | 作者:米乐m6在线

  ”是一种特性介于“导体”和“绝缘体”之间的物质,前者像金属一样导电,后者几乎不导电。

  硅(Si)和锗(Ge)是众所周知的半导体材料。当它们是纯晶体时,这些物质接近绝缘体(本征半导体),但是掺杂少量的掺杂剂就会导致电阻大幅度下降,变成导体。

  由几种元素制成的半导体称为化合物半导体,它们与硅半导体等由单一元素制成的不同。具体组合有元素周期表第III组和第V组、第II组和第VI组、第IV组等。

  n型半导体是指以磷(P)、砷(As)或锑(Sb)作为杂质进行掺杂的本征半导体。第IV组的硅有四个价电子,第V组的磷有五个价电子。如果在纯硅晶体中加入少量磷,磷的一个价电子就可当作剩余电子自由移动(自由电子*)。当这个自由电子被吸引到“+”电极上并移动时,就产生了电流流动。

  p型半导体是指掺杂了硼(B)或铟(In)的本征半导体。第IV组的硅有四个价电子,第III组的硼有三个价电子。如果将少量硼掺杂到硅单晶中,在某个位置上的价电子将不足以使硅和硼键合,由此产生了缺少电子的空穴*。在这种状态下施加电压时,相邻的电子移动到空穴中,使电子所在的地方变成一个新的空穴,这些空穴看起来就像按顺序移动到“–”电极一样。

  除了硅,还有结合了第III组和第V组元素以及第II组和第VI组元素的化合物半导体。例如,GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)、InGaAlP(磷化铝镓铟)等通常用于高频器件和光学器件。

  近年来,InGaN(氮化铟镓)作为蓝光LED和激光二极管的材料引起了人们的广泛关注,SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)作为功率半导体材料也得到了某些特定的程度上的关注和商业化。

  p型和n型半导体键合时,作为载流子的空穴和自由电子相互吸引、束缚并在边界附近消失。由于在这个区域没有载流子,所以它被称为耗尽层,与绝缘体的状态相同。

  在这种状态下,将“+”极连接到p型区,将“-”极连接到n型区,并施加电压使电子从n型区顺序流动到p型区。电子首先会与空穴结合而消失,但多余的电子会移动到“+”极,这样就产生了电流流动。

  随着应用领域的扩大和电子设备的发展,各种半导体器件得到了不断开发。“分立半导体”是指具有单一功能的单个器件,比如晶体管和二极管。“集成电路IC)”是指在一个芯片上安装有多个功能元件的器件。典型IC包括存储器、微处理器(MPU)和逻辑IC。LSI则提高了IC的集成度。按一般功能/结构,具体分类如下所示。

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  和绝缘体之间和绝缘体之间)),如如硅硅((SiSi))、锗锗((GeGe))。¾

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