低温对半导体器件的影响

低温对半导体器件的影响,第1张

1、首先常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,温度的改变对半导体的导电能力、极限电压、极限电流以及开关特性等都有很大的影响。

2、其次一个芯片往往包含了数百万甚至上千万个晶体管以及其他元器件,每一点小小的偏差的累加可能造成半导体外部特性的巨大影响。

3、最后如果温度过低,往往会造成芯片在额定工作电压下无法打开其内部的半导体开关,导致其不能正常工作。

一、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。

二、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。

三、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。

常用的半导体材料是单晶硅(Si)和单晶锗(Ge)。所谓单晶,是指整块晶体中的原子按一定规则整齐地排列着的晶体。非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。

本征半导体的原子结构半导体锗和硅都是四价元素,其原子结构示意图如图Z0102所示。它们的最外层都有4个电子,带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体,称为惯性核。惯性核带有4个单位正电荷,最外层有4个价电子带有4个单位负电荷,因此,整个原子为电中性。


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