半导体材料有哪些? 解析半导体材料的种类和应用

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。很多人一直有疑问，半导体材料有哪些? 半导体材料有哪些实际运用?今天小编精心搜集整理了相关资料，来专门解答大家关于半导体材料的疑问，下面一起来看一下吧!

一、半导体材料有哪些?

常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、Ⅳ-Ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等)、Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等，还处于研究阶段。

此外，还有非晶态和液态半导体材料，这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

　　二、半导体材料主要种类

半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。

1、元素半导体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性半导体材料的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。

2、无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

　　3、有机化合物半导体：已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到应用。

　　4、非晶态与液态半导体：这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。

　　三、半导体材料实际运用

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

半导体材料所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等，使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。

绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广，80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

以上就是小编今天给大家分享的半导体材料的有关信息，主要分析了半导体材料的种类和应用等问题，希望大家看后会有帮助!想要了解更多相关信息的话，大家就请继续关注土巴兔学装修吧!

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导语：随着人们生活质量的提高，冷冻储藏能为食品保鲜提供一定的好处。人们为了保证食品的色泽、形状、气味等，采用了快速冷冻的方法，因此为了适应人们的需求，就出现了半导体冰箱。那么半导体冰箱究竟是什么东西呢，它的工作原理是怎样的呢?有什么优缺点?如果在 *** 作过程中出现故障，我们又改如何处理呢?下面小编给大家介绍介绍。

　　什么是半导体冰箱？

半导体冰箱，作为一种与普通冰箱的制冷原理不同的产品，主要是依靠半导体电子制冷，也称温差电制冷，它通过一块40毫米见方、4毫米厚的半导体芯片来实现制冷效果。它借助高效环形双层热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术来实现它的工作，仅仅是靠电子物理制冷，没有采用制冷工质和机械运动部件，为我们解决了介质污染和机械振动等机械制冷冰箱问题，它由箱体、控制系统和制冷装置构成，排放量小，使用寿命长，低温冷藏效果好，又能节能环保，开发推广价值较高。

其工作原理是法国物理学家帕尔帖发现的"帕尔帖效应"，由直流电源的正负极通电后能使电源的一极变热，另一极变冷，使得它能由高向低运动，释放热量。反之，就能吸收热量，从而达到制冷效果。而制冷"的效果主要取决于热电势差。虽然纯金属的导电导热性能好，但制冷效率比不上半导体，因为半导体材料具有极高的热电势，可以用来做热电制冷器。一般地，P型半导体(Bi2Te3-Sb2Te3)和N型半导体 (Bi2Te3-Bi2Se3)制冷效果是特别好的。电子冰箱构造过程一般都简单化：首先是将P型半导体，N型半导体，以及铜板，铜导线连成一个12V直流电供电的回路，在此过程中，铜板和导线只起导电作用，然后再接通电流后，一个电极用于变冷(冰箱内部)，另一个电极用于散热(冰箱后面散热器)。

半导体冰箱的优点

半导体冰箱的结构简单，部件少无机械传动部件，寿命长，效率高耗电量低，环保无噪音，制冷片小，维修方便

半导体冰箱的缺点

冰箱容积小，一般情况下都不能超过100升，由于制冷片过小，散热慢，所以需要使用散热设备，耗电量增大，容易出现轻微噪音，制冷温度要求较低，不利于大规模推广。

半导体冰箱维修方法

鉴于半导体冰箱的上述优缺点，半导体冰箱在出现故障时我们可以采取如下方法进行排查：

1、 首先判断电源线插头是否接好，有没有通电，一般情况下，半导体使用冰箱的电压都是12v直流电，通电说明没问题，不通电说明是插上半导体制冷片后电路无电压输出。

2、其次考虑半导体冰箱与环境温度问题，一般情况下我们要看制冷片是否安好，我们把半导体制冷片拿出来擦干净，然后再装好，通电两三秒钟，如果还能感觉到一面冷一面热，那就说明制冷片没有问题，否则可能是烧毁制冷片或是制冷片损坏。

3、再次我们可以考虑是否烧保险,保险丝管内壁发黑或玻璃管炸裂等，这些很有可能是由于短路引起的，这时我们可以考虑制冷片是否出现击穿现象。

4、最后也可能是电容的漏电引起半导体性能的改变，这时我们可以检查一下开关管、晶体管等。

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