半導體
來源:作者:日期:2015-03-30 15:44:19點擊:12144次
半導體,指常溫下導電性能介于導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極管就是采用半導體制作的器件。半導體是指一種導電性可受控制,范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發(fā)展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品,如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業(yè)應用上最具有影響力的一種。
定義
物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等
半導體
等。我們通常把導電性差的材料,如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體??梢院唵蔚陌呀橛趯w和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以后,半導體的存在才真正被學術界認可。
本征半導體:不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發(fā)后,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導帶,價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位,稱為空穴。空穴導電并不是實際運動,而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動[1] 。它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由于電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本征導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子- 空穴對的產生和復合同時存在并達到動態(tài)平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子- 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。
2分類
半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導
半導體
體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態(tài)半導體外,還有非晶態(tài)的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體的分類,按照其制造技術可以分為:集成電路器件,分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,雖然不常用,但還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規(guī)模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進行分類的方法。
10應用
最早的實用“半導體”是「電晶體(Transistor)/二極體(Diode)」。
一、在無線電收音機(Radio)及電視機(Television)
半導體
中,作為“訊號放大器/整流器”用。
二、發(fā)展「太陽能(Solar Power)」,也用在「光電池(Solar Cell)」中。
三、半導體可以用來測量溫度,測溫范圍可以達到生產、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、科研教學等應用的70%的領域,有較高的準確度和穩(wěn)定性,分辨率可達0.1℃,甚至達到0.01℃也不是不可能,線性度0.2%,測溫范圍-100~+300℃,是性價比極高的一種測溫元件。
四、半導體致冷器的發(fā)展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它采用了帕爾貼效應.