半导体材料有哪些作用？

在可预见的将来，单晶硅仍是电子工业的首选材料，但砷化镓这位半导体家族新秀已迅速成长为仅次于硅的重要半导体电子材料。砷化镓在当代光电子产业中发挥着重要的作用，其产品的50%应用在军事、航天方面，30%用于通信方面，其余的用于计算机和测试仪器。

砷化镓材料的特殊结构使其具备吸引人的优良特性。根据量子力学原理，电子的有效质量越小，它的运动速度就越快，而砷化镓中电子的有效质量是自由电子质量的1/15，只有硅电子的1/3。用砷化镓制成的晶体管的开关速度，比硅晶体管快1～4倍，用这样的晶体管可以制造出速度更快、功能更强的计算机。因为砷化镓的电子运动速度很高，用它可以制备工作频率高达1010赫兹的微波器件，在卫星数据传输、通信、军用电子等方面具有关键性作用。实际上，以砷化镓为代表的Ⅲ—Ⅳ族半导体，其最大特点是其光电特性，即在光照或外加电场的情况下，电子激发释放出光能。它的光发射效率比其他半导体材料高，用它不仅可以制作发光二极管、光探测器，还能制作半导体激光器，广泛应用于光通信、光计算机和空间技术，开发前景令人鼓舞。

与任何半导体材料一样，砷化镓材料对于杂质元素十分敏感，必须精细纯化。和硅、锗等元素半导体不同的是它还要确保准确的化学配比，否则将影响材料的电学性质。

基于以上原因，砷化镓单晶的制备工艺复杂，成本高昂。我国曾在人造卫星上利用微重力条件进行砷化镓单晶的生长，取得了成功。此外，薄膜外延生长技术，可以精确控制单晶薄膜的厚度和电阻率，在制备半导体材料和器件中越来越受到重视。

短短十几年，仅美国研究和开发的砷化镓产品已逾千种。根据90年代末国际砷化镓集成电路会议的预测，砷化镓集成电路的市场销售额将每年翻一番，形成数十亿美元的规模。砷化镓及其代表的Ⅲ—Ⅳ族化合物半导体家族均身怀绝技，有待于进一步开发。

制作器件

主要用途

矽

二极管、晶体管

通讯、雷达、广播、电视、自动控制

集成电路

各种计算机、通讯、广播、自动控制、电子锺表、仪表

整流器

整流

晶闸管

整流、直流输配电、电气机车、设备自控、高频振荡器

射线探测器

原子能分析、光量子检测

太阳能电池

太阳能发电

砷化镓

各种微波管

雷达、微波通讯、电视、移动通讯

激光管

光纤通讯

红外发光管

小功率红外光源

霍尔元件

磁场控制

激光调制器

激光通讯

高速集成电路

高速计算机、移动通讯

太阳能电池

太阳能发电

氮化镓

激光器件

光学存储、激光打印机、医疗、军事应用

发光二极管

信号灯、视频显示、微型灯泡、移动电话

紫外探测器

分析仪器、火焰检测、臭氧监测

集成电路

通讯基站（功放器件）、永远性内存、电子开关、导d

以前收音机也叫半导体，收音机在许多人的记忆中是一件古老的东西。在芯片工业还处于起步阶段，黑白电视机还是奢侈品的时候，收音机是我们获取世界上各种信息的主要来源，也是大多数人获得精神愉悦的主要来源。记得收音机一开始最流行的是深夜电台、张震讲鬼故事、唱歌台等。

收音机一直在发展。最早的收音机使用电子管，然后是矿石收音机。70、80年代以后，许多朋友尝试制作矿石收音机。电子管收音机一个很典型的特点就是它很重，但即使是重的也是当时很多人向往的奢侈品，没有一点家庭背景的家庭买不起，所以它已经演变成缝纫机、收音机、28辆自行车。

电子管是一种改良过的灯泡。当爱迪生在做灯泡的时候，他在灯泡里放了一个额外的电极，然后撒上了箔纸，奇怪的事情发生了:当带正电的时候，箔纸在第三极没有反应，但是当带负电的时候，箔纸开始旋转和漂浮。孙正义没有参与其中，但正是爱迪生效应创造了一个诺贝尔物理学奖，由欧文·理查森获得，因为他证明了电子的激发态导致箔漂浮。约翰·弗莱明发明了二极管，李·德福里斯特发明了晶体管。所有人都知道二极管和晶体管的设计都是为了实现开关特性，而这些改进的灯泡恰好具有这些特性。

半导体用于制造民用无线电和放大器，更多地被用来制造无线电。半导体的出现使无线电变得更小，运行起来也更方便。几节电池可以携带和使用很长时间，不像管式收音机，因为管式收音机太大，无法携带，而且需要插电源，这需要大量的电力。随着时间的推移，人们生活水平的提高，半导体变得更便宜，但无线电仍然有半导体的名字。