什麽(me) 是半導體(ti) ?
“半導體(ti) ”是一種特性介於(yu) “導體(ti) ”和“絕緣體(ti) ”之間的物質,前者像金屬一樣導電,後者幾乎不導電。電流流動的容易程度與(yu) 物質電阻的大小有關(guan) 。如果電阻高,電流很難流動;如果電阻低,電流容易流動。
半導體(ti) 材料
矽(Si)和鍺(Ge)是眾(zhong) 所周知的半導體(ti) 材料。當它們(men) 是純晶體(ti) 時,這些物質接近絕緣體(ti) (本征半導體(ti) ),但是摻雜少量的摻雜劑就會(hui) 導致電阻大幅度下降,變成導體(ti) 。
根據摻雜劑的種類,可以製成n型或p型半導體(ti) 。
由幾種元素製成的半導體(ti) 稱為(wei) 化合物半導體(ti) ,它們(men) 與(yu) 矽半導體(ti) 等由單一元素製成的不同。具體(ti) 組合有元素周期表第III組和第V組、第II組和第VI組、第IV組等。
n型半導體(ti)
n型半導體(ti) 是指以磷(P)、砷(As)或銻(Sb)作為(wei) 雜質進行摻雜的本征半導體(ti) 。第IV組的矽有四個(ge) 價(jia) 電子,第V組的磷有五個(ge) 價(jia) 電子。如果在純矽晶體(ti) 中加入少量磷,磷的一個(ge) 價(jia) 電子就可以作為(wei) 剩餘(yu) 電子自由移動(自由電子*)。當這個(ge) 自由電子被吸引到“+”電極上並移動時,就產(chan) 生了電流流動。
p型半導體(ti)
p型半導體(ti) 是指摻雜了硼(B)或銦(In)的本征半導體(ti) 。第IV組的矽有四個(ge) 價(jia) 電子,第III組的硼有三個(ge) 價(jia) 電子。如果將少量硼摻雜到矽單晶中,在某個(ge) 位置上的價(jia) 電子將不足以使矽和硼鍵合,從(cong) 而產(chan) 生了缺少電子的空穴*。在這種狀態下施加電壓時,相鄰的電子移動到空穴中,使得電子所在的地方變成一個(ge) 新的空穴,這些空穴看起來就像按順序移動到“–”電極一樣。
什麽(me) 是化合物半導體(ti) ?
除了矽,還有結合了第III組和第V組元素以及第II組和第VI組元素的化合物半導體(ti) 。例如,GaAs(砷化镓)、InP(磷化銦)、InGaAlP(磷化鋁镓銦)等通常用於(yu) 高頻器件和光學器件。
近年來,InGaN(氮化銦镓)作為(wei) 藍光LED和激光二極管的材料引起了人們(men) 的廣泛關(guan) 注,SiC(碳化矽)和GaN(氮化镓)作為(wei) 功率半導體(ti) 材料也得到了一定程度上的關(guan) 注和商業(ye) 化。
典型的化合物半導體(ti)
第Ⅱ-Ⅵ組:ZnSe
第Ⅲ-Ⅴ組:GaAs,GaN,InP,InGaAlP,InGaN
第Ⅳ-Ⅳ組:SiC,SiGe
什麽(me) 是pn結?
p型和n型半導體(ti) 之間的接觸麵即稱為(wei) PN結。
p型和n型半導體(ti) 鍵合時,作為(wei) 載流子的空穴和自由電子相互吸引、束縛並在邊界附近消失。由於(yu) 在這個(ge) 區域沒有載流子,所以它被稱為(wei) 耗盡層,與(yu) 絕緣體(ti) 的狀態相同。
在這種狀態下,將“+”極連接到p型區,將“-”極連接到n型區,並施加電壓使得電子從(cong) n型區順序流動到p型區。電子首先會(hui) 與(yu) 空穴結合而消失,但多餘(yu) 的電子會(hui) 移動到“+”極,這樣就產(chan) 生了電流流動。
半導體(ti) 器件的類型
使用半導體(ti) 的電子部件稱為(wei) 半導體(ti) 器件。
隨著應用領域的擴大和電子設備的發展,各種半導體(ti) 器件得到了不斷開發。“分立半導體(ti) ”是指具有單一功能的單個(ge) 器件,比如晶體(ti) 管和二極管。“集成電路(IC)”是指在一個(ge) 芯片上安裝有多個(ge) 功能元件的器件。典型IC包括存儲(chu) 器、微處理器(MPU)和邏輯IC。LSI則提高了IC的集成度。按一般功能/結構,具體(ti) 分類如下所示。