半導體器件有哪些特性
① 半導體有哪三個特性
熱敏性,光敏性,導電性
鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導內電能力容介於導體和絕緣體之間,叫做半導體。
半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關系可製成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。
半導體還有一個最重要的性質,如果在純凈的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極體、三極體等。
② 半導體材料的特性
半導體材料的特性:
半導體材料是室溫下導電性介於導電材料和絕緣材料之間的一類功能材料。靠電子和空穴兩種載流子實現導電,室溫時電阻率一般在10-5~107歐·米之間。通常電阻率隨溫度升高而增大;若摻入活性雜質或用光、射線輻照,可使其電阻率有幾個數量級的變化。
此外,半導體材料的導電性對外界條件(如熱、光、電、磁等因素)的變化非常敏感,據此可以製造各種敏感元件,用於信息轉換。
半導體材料的特性參數有禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。禁帶寬度由半導體的電子態、原子組態決定,反映組成這種材料的原子中價電子從束縛狀態激發到自由狀態所需的能量。電阻率、載流子遷移率反映材料的導電能力。
非平衡載流子壽命反映半導體材料在外界作用(如光或電場)下內部載流子由非平衡狀態向平衡狀態過渡的弛豫特性。位錯是晶體中最常見的一類缺陷。位錯密度用來衡量半導體單晶材料晶格完整性的程度,對於非晶態半導體材料,則沒有這一參數。
半導體材料的特性參數不僅能反映半導體材料與其他非半導體材料之間的差別,更重要的是能反映各種半導體材料之間甚至同一種材料在不同情況下,其特性的量值差別。
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材料工藝
半導體材料特性參數的大小與存在於材料中的雜質原子和晶體缺陷有很大關系。例如電阻率因雜質原子的類型和數量的不同而可能作大范圍的變化,而載流子遷移率和非平衡載流子壽命
一般隨雜質原子和晶體缺陷的增加而減小。另一方面,半導體材料的各種半導體性質又離不開各種雜質原子的作用。而對於晶體缺陷,除了在一般情況下要盡可能減少和消除外,有的情況下也希望控制在一定的水平,甚至當已經存在缺陷時可以經過適當的處理而加以利用。
為了要達到對半導體材料的雜質原子和晶體缺陷這種既要限制又要利用的目的,需要發展一套制備合乎要求的半導體材料的方法,即所謂半導體材料工藝。這些工藝大致可概括為提純、單晶制備和雜質與缺陷控制。
半導體材料的提純「主要是除去材料中的雜質。提純方法可分化學法和物理法。化學提純是把材料製成某種中間化合物以便系統地除去某些雜質,最後再把材料(元素)從某種容易分解的化合物中分離出來。物理提純常用的是區域熔煉技術,即將半導體材料鑄成錠條,從錠條的一端開始形成一定長度的熔化區域。
利用雜質在凝固過程中的分凝現象,當此熔區從一端至另一端重復移動多次後,雜質富集於錠條的兩端。去掉兩端的材料,剩下的即為具有較高純度的材料(見區熔法晶體生長)。此外還有真空蒸發、真空蒸餾等物理方法。鍺、硅是能夠得到的純度最高的半導體材料,其主要雜質原子所佔比例可以小於百億分之一。
③ 半導體主要有哪些特性
半導體主要有三個特性,即光敏特性.熱敏特性和摻雜特性。所謂光敏特性是指某回些半導體受到強烈答光芒照射時,其導電性能大大增強;光芒移開後,其導電性能大大減弱。所謂熱敏特性是指外界環境溫度升高時,半導體的導電性能也隨著溫度的升高而增強。所謂摻雜特性是指在純凈的半導體中,如果摻入極微量的雜質可使其導電性能劇增。
④ 半導體二極體有哪些特性
陽極:由P區引出的電極為陽極。
陰極:由N區引出的電極為陰極。
點接觸型二極體,通過的電流小,結電容小,適用於高頻電路和開關電路。
面接觸型二極體,結面積大,電流大,結電容大,適用於低頻整流電路。
平面型二極體,結面積較大時可以通過較大電流,適用於大功率整流,結面積較小時,可作為數字電路中的開關管。
開啟電壓Uon :使二極體開始導通的臨界電壓稱為開啟電壓Uon。
反向電流:當二極體所加反向電壓的數值足夠大時,產生反向電流為IS。
在環境溫度升高時,二極體的正向特性曲線將左移,反向特性曲線下。如圖所示。
溫度每升高1°C,正向壓降減小2~2.5mV;溫度每升高10°C,反向電流約增大一倍。
結論:二極體對溫度很敏感。
二極體的主要參數
★最大整流電流IF:指二極體長期工作,允許通過的最大直流電流。
★最高反向工作電壓UR:指二極體正常使用允許加的最高反向電壓。
穩壓管:穩壓二極體是一種硅材料製成的面接觸型晶體二極體。當穩壓管外加反向電壓的數值大到一定程度時則擊穿。
穩壓管的主要參數
★穩定電壓UZ:UZ是在規定電流下穩壓管的反向擊穿電壓。
★穩定電流IZ: IZ是穩壓管工作在穩壓狀態時的參考電流。只要不超過穩壓管的額定功率,電流愈大,穩壓效果愈好。
★額定功耗PZM:PZM等於穩壓管的穩定電壓UZ與最大穩定電流IZM的乘積。穩壓管超過此值時,會因結溫升高而損壞。
★動態電阻rZ:rZ為穩壓管工作在穩壓區時,穩壓管電壓的變化量與電流變化量之比,即 。rZ愈小,電流變化時UZ的變化愈小,穩壓性能愈好。
★溫度系數 : 表示溫度每變化1°C穩壓值的變化量,即 = 。
限流電阻:穩壓管電路中必須串聯一個電阻來限制電流,從而保證穩壓管正常工作,故稱這個電阻為限流電阻。
其它類型二極體:
★發光二極體
發光二極體具有單向導電性。只有當外加的正向電壓使得正向電流足夠大時才發光,正向電流愈大,發光愈強。
★光電二極體
光電二極體是遠紅外線接收管,是一種光能與電能進行轉換的器件。
光電二極體的工作原理:它是利用PN結外加反向電壓時,在光線照射下,改變反向電流和反向電阻,當沒有光照射時,反向電流很小,反向電阻很大;當有光照射時,反向電阻減小,反向電流加大。
暗電流:光電二極體在無光照射時的反向電流稱為暗電流。
明電流:有光照射時的電流稱為明電流。
⑤ 半導體主要有哪些特性
半導體的特徵:
一、半導體的導電能力介於導體和絕緣體之間,如硅、鍺、硒等,它們的電阻率通常在 之間。
二、半導體之所以得到廣泛應用,是因為它的導電能力受摻雜、溫度和光照的影響十分顯著。
三、如純凈的半導體單晶硅在室溫下電阻率約為 ,若按百萬分之一的比例摻入少量雜質(如磷)後,其電阻率急劇下降為 ,幾乎降低了一百萬倍。半導體具有這種性能的根本原因在於半導體原子結構的特殊性。
常用的半導體材料是單晶硅(Si)和單晶鍺(Ge)。所謂單晶,是指整塊晶體中的原子按一定規則整齊地排列著的晶體。非常純凈的單晶半導體稱為本徵半導體。
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一、本徵半導體的原子結構
半導體鍺和硅都是四價元素,其原子結構示意圖如圖Z0102所示。它們的最外層都有4個電子,帶4個單位負電荷。通常把原子核和內層電子看作一個整體,稱為慣性核。
慣性核帶有4個單位正電荷,最外層有4個價電子帶有4個單位負電荷,因此,整個原子為電中性。
二、應用
1、在無線電收音機及電視機中,作為「訊號放大器/整流器」用。
2、半導體可以用來測量溫度,測溫范圍可以達到生產、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域,有較高的准確度和穩定性,解析度可達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。
3、半導體致冷器的發展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它採用了帕爾貼效應.
⑥ 半導體元件有哪些類型及特點
半導體器件(semiconctor device)通常,這些半導體材料是硅、鍺或砷化鎵,可用作整流器、振盪回器、發光器、放大器、測光答器等器材。
為了與集成電路相區別,有時也稱為分立器件。
絕大部分二端器件(即晶體二極體)的基本結構是一個PN結。利用不同的半導體材料、採用不同的工藝和幾何結構,已研製出種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極,可用來產生、控制、接收、變換、放大信號和進行能量轉換。晶體二極體的頻率覆蓋范圍可從低頻、高頻、微波、毫米波、紅外直至光波。
三端器件一 般是有源器件,典型代表是各種晶體管(又稱晶體三極體)。
順便說一下半導體行業的企業,如Macom科技公司。
MACOM是半導體行業的支柱型企業,有著60多年的發展歷程。是一家高性能模擬射頻、微波和光學半導體產品領域的領先供應商,在射頻、微波、光電領域均享有很高知名度。
⑦ 半導體有哪些好的特點
半導體五大特性∶電阻率特性,導電特性,光電特性,負的電阻率溫度特性,整流特性。 ★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。 ★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。 晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。 共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。 自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。 空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。 電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。 空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。 本徵半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。 載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。 導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。 本徵半導體電的特點:本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。 本徵激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本徵激發。 復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。 動態平衡:在一定的溫度下,本徵激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。 載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本徵半導體中載流子的濃度是一定的,並且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。 結論:本徵半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可製作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。 雜質半導體:通過擴散工藝,在本徵半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。 N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半導體。 多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大於空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。 少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。 施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。 N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。 P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導體。 多子:P型半導體中,多子為空穴。 少子:P型半導體中,少子為電子。 受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。 P型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。 結論: 多子的濃度決定於雜質濃度。 少子的濃度決定於溫度。 PN結的形成:將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在它們的交界面就形成PN結。 PN結的特點:具有單向導電性。 擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由於濃度差而產生的運動稱為擴散運動。 空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。 電場形成:空間電荷區形成內電場。 空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。 漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。 PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等於參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。 PN結的形成過程電位差:空間電荷區具有一定的寬度,形成電位差Uho,電流為零。 耗盡層:絕大部分空間電荷區內自由電子和空穴的數目都非常少,在分析PN結時常忽略載流子的作用,而只考慮離子區的電荷,稱耗盡層。 PN結的單向導電性
⑧ 半導體有什麼特性
半導體具有特性有:可摻雜性、熱敏性、光敏性、負電阻率溫度、可整流性。
半導體材料版除了用於製造大規權模集成電路之外,還可以用於功率器件、光電器件、壓力感測器、熱電製冷等用途;利用微電子的超微細加工技術,還可以製成MEMS(微機械電子系統),應用在電子、醫療領域。
半導體是指導電性能介於導體和絕緣體之間的材料。通過摻入雜質來改變其導電性能,人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。
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半導體的四種分類方法
1、按化學成分:分為元素半導體和化合物半導體兩大類。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、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、氧化物,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
2、按製造技術: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。
3、按應用領域、設計方法分類:按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。
4、按所處理的信號:可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
參考資料來源:網路—半導體