半导体具有特性有:可掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻率温度、可整流性。
半导体材料除了用于制造大规模集成电路之外,还可以用于功率器件、光电器件、压力传感器、热电制冷等用途;利用微电子的超微细加工技术,还可以制成MEMS(微机械电子系统),应用在电子、医疗领域。
半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。通过掺入杂质来改变其导电性能,人为控制它导电或者不导电以及导电的容易程度。
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半导体的四种分类方法
1、按化学成分:分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、氧化物,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
2、按制造技术:分为集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。
3、按应用领域、设计方法分类:按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。
4、按所处理的信号:可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。
参考资料来源:百度百科—半导体
以锗硅合金为例。
1、性质: 高频特性良好,材料安全性佳,导热性好,而且制程成熟、整合度高,具成本较低之优势。
2、作用:不但可以直接利用半导体现有200mm 晶圆制程,达到高集成度,据以创造经济规模,还有媲美GaAs的高速特性。随着近来IDM 大厂的投入,SiGe 技术已逐步在截止频率(fT)与击穿电压(Breakdown voltage)过低等问题获得改善而日趋实用。
SiGe既拥有硅工艺的集成度、良率和成本优势,又具备第3 到第5 类半导体(如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP))在速度方面的优点。只要增加金属和介质叠层来降低寄生电容和电感,就可以采用SiGe 半导体技术集成高质量无源部件。
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半导体的导电特性介绍:
导体具有良好的导电特性,常温下,其内部存在着大量的自由电子,它们在外电场的作用下做定向运动形成较大的电流。因而导体的电阻率很小,只有 金属一般为导体,如铜、铝、银等。
绝缘体几乎不导电,如橡胶、陶瓷、塑料等。在这类材料中,几乎没有自由电子,即使受外电场作用也不会形成电流,所以,绝缘体的电阻率很大,在 以上。
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,如硅、锗、硒等,它们的电阻率通常在 之间。半导体之所以得到广泛应用,是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。
如纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率约为 ,若按百万分之一的比例掺入少量杂质(如磷)后,其电阻率急剧下降为 ,几乎降低了一百万倍。半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。
参考资料来源:百度百科-半导体
百度百科-锗硅合金
一、N型半导体N型半导体也称为电子型半导体,即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
形成原理
掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高. 对于锗、硅类半导体材料,掺杂Ⅴ族元素,当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时,可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子,这就形成了半导体中导带电子浓度的增加,该类杂质原子称为施主. Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素. 某些氧化物半导体,其化学配比往往呈现缺氧,这些氧空位能表现出施主的作用,因而该类氧化物通常呈电子导电性,即是N型半导体,真空加热,能进一步加强缺氧的程度。
二、P型半导体
P型半导体一般指空穴型半导体,是以带正电的空穴导电为主的半导体。
形成
在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成P型半导体。在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。
特点:
(一)、N型半导体
由于N型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(自由电子)的浓度就越高,导电性能就越强。
(二)、P型半导体
掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。
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