⑴ 半導體有哪些
半導體( semiconctor),指常溫下導電性能介於導體(conctor)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。
如二極體就是採用半導體製作的器件。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、行動電話或是數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,在商業應用上最具有影響力的一種。
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)。
除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體的分類,按照其製造技術可以分為: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、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
發展歷史:
半導體的發現實際上可以追溯到很久以前。
1833年,英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同於一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。
不久,1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是後來人們熟知的光生伏特效應,這是被發現的半導體的第二個特徵。
1873年,英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體又一個特有的性質。
半導體的這四個效應,(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在1874年,德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關,即它的導電有方向性,在它兩端加一個正向電壓,它是導通的;如果把電壓極性反過來,它就不導電,這就是半導體的整流效應,也是半導體所特有的第三種特性。同年,舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。
很多人會疑問,為什麼半導體被認可需要這么多年呢?主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料,很多與材料相關的問題就難以說清楚。
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⑵ 半導體有哪些
鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力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。
把一塊半導體的一邊製成P型區,另一邊製成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大於漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。
⑶ 基本的半導體器件有哪些它們的結構、工作原理、功能特點
基本的半導體器件主要有以下幾種:pn結二極體,金屬氧化物場效應晶體管(MOS),雙極晶體管(BJT),結型場效應晶體管。
pn結二極體結構:其中pn結二極體由n型半導體和p型半導體接觸產生。工作原理:由於二者接觸後產生由n型半導體指向p型半導體的內建電場,當外加電壓由n型半導體指向p型半導體時進一步增強了其內建電場,因而其電流會很小,當外加電壓由p型指向n型時,內建電場降低,電流可順利通過pn結,形成單向導電的特性。
MOS結構:主要由柵極,漏極及源極三部分構成。工作原理:通過柵極控制溝道載流子濃度實現對源極及漏極電流的控制。
BJT結構:由發射極,基極,集電極構成。基本原理:通過控制發射極與基極之間的電壓以及集電極與基電極之間的電壓實現電流的放大,截至等效應。
結型場效應晶體管:與MOS構成類似,不同點僅在於其柵極位於溝道的上下兩側。工作原理:上下柵極同時控制溝道的載流子濃度及溝道的寬度實現對電流的控制。