为什么锗半导体最先得到应用,而现在的半导体材料却大都采用硅半导体

为什么锗半导体最先得到应用,而现在的半导体材料却大都采用硅半导体,第1张

原子半径小,线路可以做很细。硅是单晶,化学性质稳定。

高压下硅半导体的压降比锗小得多,所以电力电子都是用硅。

锗一般用于电子电路中的单个晶体管,在电子设备的电压等级之下,锗的压降更小,电阻也更小,适合做电子设备的开关管。

因为硅的禁带宽度比锗的大,且在相同温度下,锗的本征激发强于硅,很容易就达到较高的本征载流子浓度,使器件失去性能。在通常情况下,要使硅激发的本征载流子浓度接近掺杂电离的载流子浓度,所需的温度就要高于同样情况下的锗。所以,硅半导体器件比锗半导体的器件工作温度高。

扩展资料:

半导体禁带宽度与温度和掺杂浓度等有关:半导体禁带宽度随温度能够发生变化,这是半导体器件及其电路的一个弱点(但在某些应用中这却是一个优点)。半导体的禁带宽度具有负的温度系数。例如,Si的禁带宽度外推到0K时是1.17eV,到室温时即下降到1.12eV。

禁带宽度对于半导体器件性能的影响是不言而喻的,它直接决定着器件的耐压和最高工作温度;对于BJT,当发射区因为高掺杂而出现禁带宽度变窄时,将会导致电流增益大大降低。

参考资料来源:百度百科-锗半导体

参考资料来源:百度百科-半导体禁带宽度

结构是相同的。但是问题不是出在这里。

想要弄明白这个问题,首先要了解能带理论。

简单介绍一下能带理论

能带理论是对金属而言的,最简单的是锂。能带理论是对金属晶体运用分子轨道理论宏观表现。

把所有锂原子的2s能级线性组合,形成一个导带和价带。对于锂金属晶体而言,价带正好填满,导带是空的。金属的导带和价带没有能量差,所以电子可以在价带和导带自由跃迁。所以是导电的。

可以把金刚石,硅,锗,都利用相似的方法来看。他们都是sp3杂化的,把这些sp3轨道线性组合生成分子轨道-成键sigma和反键sigma。价带(成键sigma)正好是填满的,导带(反键sigma)是空的。但是对于金刚石而言,导带和价带之间的能量差是5.5eV,是非常大的。所以是不导点的。顺着这一族元素往下走,能级差越来越小,到硅,锗已经是半导体。在往下锡,铅就是导体(金属)了。

如果你在读高中或者初中的话,应该还没法理解,就作为课外兴趣读读吧。如果你在读大学的话,翻阅相关的化学书,找一下能带理论的部分读读。


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