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电子元件使用半导体材料的原因

 

半导体用于集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率转换等领域。半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。然而,半导体的一个特性是导体和绝缘体所没有的,即它可以制成两个不同特性的基板,然后将这两个基板结合起来,反映绝缘和导体交替的特性,如二极管反向绝缘和正向导电。三极管可以通过控制端导电,绝缘。

半导体的作用是通过改变局部杂质浓度来形成一些设备结构,对电路有一定的控制作用,如二极管的单向导电,如晶体管的放大。

半导体分类及性能。

(1)元素半导体。元素半导体是指由单个元素组成的半导体,其中硅和硒的研究相对较早。它是一种具有相同元素半导体特性的固体材料,容易受到痕迹杂质和外部条件变化的影响。目前只有硅和锗性能好,应用广泛。硒用于电子照明和光电领域。硅广泛应用于半导体行业,主要受二氧化硅的影响,可以在设备生产中形成掩模,提高半导体设备的稳定性,有利于自动化工业生产。

(2)无机复合半导体。无机复合材料主要由单个元素作为半导体材料组成。当然,也有由多种元素组成的半导体材料。半导体的主要特征是I组和V、VI和VII组。II组和IV、V、VI和VII组;III组和V、VI;IV和IV;V和VI;VI和VI组合的化合物,但受元素特性和生产方法的影响,并非所有化合物都能满足半导体材料的要求。半导体主要用于高速设备。InP制造的晶体管比其他材料快,主要用于光电集成电路和抗核辐射设备。对于导电率高的材料,主要用于LED等方面。

(3)有机化合物半导体。有机化合物是指分子中含有碳键的化合物。有机化合物和碳键相互垂直,形成导带。通过化学加成,可以进入能带,从而产生电导率,形成有机化合物半导体。与以往的半导体相比,半导体具有成本低、溶解性好、易于加工轻质材料的特点。电导率可以通过控制分子来控制,应用广泛,主要用于有机膜、有机照明等。

(4)非晶体半导体。它也被称为非晶体半导体或玻璃半导体,属于一种半导体材料。与其他非晶体材料一样,非晶体半导体具有短程有序和长程无序的结构。它主要通过改变原子的相对位置和原始的周期性排列来形成非晶体硅。晶体和非晶体主要不同于原子是否有长序。很难控制非晶体半导体的性能。随着技术的发明,非晶体半导体开始被使用。生产工艺简单,主要用于工程领域,光吸收效果好,主要用于太阳能电池和液晶显示器。

(5)本征半导体。没有杂质和晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低的温度下,半导体的价带已经满了。热刺激后,价带中的一些电子会通过禁带,以更高的能量进入空带。空带中的电子成为导带。没有电子会形成带正电荷的空位,称为空穴。空穴传导不是实际运动,而是等效运动。电子导电时,电荷相等的空穴会朝相反的方向移动。[5]它们在外部电场的作用下产生定向运动,形成宏观电流,称为电子传导和空穴传导。

这种由电子-空穴对形成的混合电导率称为本征电导率。导带中的电子落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。重组过程中释放的能量变为电磁辐射(发光)或晶格热振动能量(加热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在,达到动态平衡。此时半导体具有一定的载流子密度,因此具有一定的电阻率。当温度升高时,会产生更多的电子-空穴对,增加载流子密度,降低电阻率。无晶格缺陷的纯半导体电阻率相对较大。

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