在电子电路设计中半导体材料制作电子器件与传统的真空电子器件相比的区别有哪些?

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相比于传统的真空电子器件,半导体材料具有频率特性好、体积小、功耗小,便于电路的集成化产品的袖珍化,此外在坚固抗震可靠等方面也特别突出;

但是在失真度和稳定性等方面不及真空器件。所以有利也有弊,不过总体上来衡量的话,还是利大于弊,所以现在选择的材料都是半导体材料了。

半导体是电子元件的主要原材料。

它是由硅,砷,锗,镓等为半导体材料,它是介入导电体与绝缘体之间的一种化和物质,它是一切电子元件制作的最佳材料,它的导电性能随着温升而增强,恰恰与金属导体性能相反。

用它制作的电子三极管,对电子频率能产生放大和缩小的功能,常用的电子三极管有PNP型和NPN型,现代它的用途非常广泛,如1C集成电路,手机芯片,电子二极管,三极管,电阻等电子元件。

发展历史:

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。

1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。

不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。

1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

晶体一般可分为导体、半导体、绝缘体三类,从晶体能带理论来讲,三者可以这样区分:

绝缘体的禁带宽度较大,价带顶的电子难以跃迁到导带底成为自由电子,故电导率较低;

导体的禁带宽度较小,价带顶的电子容易跃迁到导带底成为自由电子,同时在价带顶形成空穴,故电导率较高;

半导体禁带宽度介于二者之间,故电导率也介于二者之间。也因为这个原因,半导体价带顶的电子受到外界影响(温度、电压、光照等)时也很容易跃迁到导带底,尤其是掺杂后的半导体。这样一来就可以利用外界条件(如电压)来控制通过半导体的电流了。

另一个原因是,由于掺杂不同,半导体内部的载流子分为电子和空穴两种,比如典型的半导体器件:PN结二极管,其P区多数载流子为空穴,N区多数载流子是电子,当P区与N区相接触的时候,就会在接触面上形成PN结,使得P区与N区之间形成势垒,如此,PN结就具有了“单向导电性”,电流只能从P区注入N区,反之则不行,因此PN结便有了类似“开关”的作用。

综上,半导体适合制作集成电路。


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