引言 上世紀(jì)中葉,,單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功,,導(dǎo)致了電子工業(yè)革命;上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明,,促進了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),,使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格,、量子阱材料的研制成功,,徹底改變了光電器件的設(shè)計思想,使半導(dǎo)體器件的設(shè)計與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”,。 半導(dǎo)體定義 我們通常把導(dǎo)電性差的材料,,如煤、人工晶體,、琥珀,、陶瓷等稱為絕緣體(insulator)。 把導(dǎo)電性比較好的金屬如金,、銀,、銅、鐵,、錫,、鋁等稱為導(dǎo)體(conductor)。 常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體(semiconductor),。 與導(dǎo)體和絕緣體相比,,半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的,直到20世紀(jì)30年代,,當(dāng)材料的提純技術(shù)改進以后,,半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。 發(fā)展歷史 1833年,,英國科學(xué)家電子學(xué)之父法拉第最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬,,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,,但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低,。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。 1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體和電解質(zhì)接觸形成的結(jié),,在光照下會產(chǎn)生一個電壓,,這就是后來人們熟知的光生伏特效應(yīng),這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個特征,。 1873年,,英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的光電導(dǎo)效應(yīng),,這是半導(dǎo)體又一個特有的性質(zhì)。半導(dǎo)體的這四個效應(yīng),,(jianxia霍爾效應(yīng)的余績──四個伴生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了,,但半導(dǎo)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(jié)出半導(dǎo)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(dǎo)與所加電場的方向有關(guān),即它的導(dǎo)電有方向性,,在它兩端加一個正向電壓,,它是導(dǎo)通的;如果把電壓極性反過來,,它就不導(dǎo)電,,這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng),也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性,。同年,,舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應(yīng)。 很多人會疑問,,為什么半導(dǎo)體被認(rèn)可需要這么多年呢,?主要原因是當(dāng)時的材料不純。沒有好的材料,,很多與材料相關(guān)的問題就難以說清楚,。 半導(dǎo)體分類 按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。 鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體,;化合物半導(dǎo)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),。 按照其制造技術(shù),,半導(dǎo)體的分類可分為:集成電路器件,分立器件,、光電半導(dǎo)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。 半導(dǎo)體的特點 半導(dǎo)體五大特性∶摻雜性,,熱敏性,,光敏性,負(fù)電阻率溫度特性,,整流特性,。 在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中,人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素,,導(dǎo)電性能具有可控性,。在光照和熱輻射條件下,其導(dǎo)電性有明顯的變化,。 半導(dǎo)體工作原理 本征半導(dǎo)體:不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體,。在極低溫度下,半導(dǎo)體的價帶是滿帶,,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(dǎo)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(dǎo)電并不是實際運動,,而是一種等效,。電子導(dǎo)電時等電量的空穴會沿其反方向運動。它們在外電場作用下產(chǎn)生定向運動而形成宏觀電流,,分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電,。 這種由于電子-空穴對的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會落入空穴,,電子-空穴對消失,,稱為復(fù)合。復(fù)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(chǎn)生和復(fù)合同時存在并達到動態(tài)平衡,此時半導(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)體的電阻率較大,實際應(yīng)用不多,。 摻雜半導(dǎo)體 半導(dǎo)體之所以能廣泛應(yīng)用在今日的數(shù)位世界中,,憑借的就是其能借由在其晶格中植入雜質(zhì)改變其電性,這個過程稱之為摻雜(doping),。 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)對電阻率的影響非常大,。半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)時,雜質(zhì)原子附近的周期勢場受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài),,在禁帶中產(chǎn)生附加的雜質(zhì)能級,。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷,、銻等雜質(zhì)原子時,,雜質(zhì)原子作為晶格的一分子,其五個價電子中有四個與周圍的鍺(或硅)原子形成共價結(jié)合,,多余的一個電子被束縛于雜質(zhì)原子附近,,產(chǎn)生類氫能級。雜質(zhì)能級位于禁帶上方靠近導(dǎo)帶底附近,。雜質(zhì)能級上的電子很易激發(fā)到導(dǎo)帶成為電子載流子,。這種能提供電子載流子的雜質(zhì)稱為施主,相應(yīng)能級稱為施主能級,。 摻雜進入本質(zhì)半導(dǎo)體(intrinsicsemiconductor)的雜質(zhì)濃度與極性皆會對半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性產(chǎn)生很大的影響,。而摻雜過的半導(dǎo)體則稱為外質(zhì)半導(dǎo)體(extrinsicsemiconductor)。 雜質(zhì)半導(dǎo)體:通過擴散工藝,,在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素,,可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。 P型半導(dǎo)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,,就形成了P型半導(dǎo)體。 多數(shù)載流子:P型半導(dǎo)體中,,空穴的濃度大于自由電子的濃度,,稱為多數(shù)載流子,簡稱多子,。 少數(shù)載流子:P型半導(dǎo)體中,,自由電子為少數(shù)載流子,簡稱少子,。 受主原子:雜質(zhì)原子中的空位吸收電子,,稱受主原子。 P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:它是靠空穴導(dǎo)電,,摻入的雜質(zhì)越多,,多子(空穴)的濃度就越高,,導(dǎo)電性能也就越強。 N型半導(dǎo)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形成N型半導(dǎo)體,。 多子:N型半導(dǎo)體中,多子為自由電子,。 少子:N型半導(dǎo)體中,,少子為空穴。 施主原子:雜質(zhì)原子可以提供電子,,稱施主原子,。 N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:摻入的雜質(zhì)越多,,多子(自由電子)的濃度就越高,,導(dǎo)電性能也就越強。 半導(dǎo)體摻雜物 摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負(fù)被區(qū)分為施主(donor)與受主(acceptor),。施主原子帶來的價電子(valence electrons)大多會與被摻雜的材料原子產(chǎn)生共價鍵,,進而被束縛。而沒有和被摻雜材料原子產(chǎn)生共價鍵的電子則會被施主原子微弱地束縛住,,這個電子又稱為施主電子,。 和本質(zhì)半導(dǎo)體的價電子比起來,施主電子躍遷至傳導(dǎo)帶所需的能量較低,,比較容易在半導(dǎo)體材料的晶格中移動,,產(chǎn)生電流。雖然施主電子獲得能量會躍遷至傳導(dǎo)帶,,但并不會和本質(zhì)半導(dǎo)體一樣留下一個電洞,,施主原子在失去了電子后只會固定在半導(dǎo)體材料的晶格中。因此這種因為摻雜而獲得多余電子提供傳導(dǎo)的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體(n-type semiconductor),,n代表帶負(fù)電荷的電子,。 和施主相對的,受主原子進入半導(dǎo)體晶格后,,因為其價電子數(shù)目比半導(dǎo)體原子的價電子數(shù)量少,,等效上會帶來一個的空位,這個多出的空位即可視為電洞,。受主摻雜后的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體(p-type semiconductor),,p代表帶正電荷的電洞。 以一個硅的本質(zhì)半導(dǎo)體來說明摻雜的影響,。硅有四個價電子,,常用于硅的摻雜物有三價與五價的元素。當(dāng)只有三個價電子的三價元素如硼(boron)摻雜至硅半導(dǎo)體中時,,硼扮演的即是受主的角色,,摻雜了硼的硅半導(dǎo)體就是p型半導(dǎo)體。反過來說,如果五價元素如磷(phosphorus)摻雜至硅半導(dǎo)體時,,磷扮演施主的角色,,摻雜磷的硅半導(dǎo)體成為n型半導(dǎo)體。 一個半導(dǎo)體材料有可能先后摻雜施主與受主,,而如何決定此外質(zhì)半導(dǎo)體為n型或p型必須視摻雜后的半導(dǎo)體中,,受主帶來的電洞濃度較高或是施主帶來的電子濃度較高,亦即何者為此外質(zhì)半導(dǎo)體的“多數(shù)載子”(majoritycarrier),。和多數(shù)載子相對的是少數(shù)載子(minoritycarrier),。對于半導(dǎo)體元件的操作原理分析而言,少數(shù)載子在半導(dǎo)體中的行為有著非常重要的地位,。 摻雜對結(jié)構(gòu)的影響 摻雜之后的半導(dǎo)體能帶會有所改變,。依照摻雜物的不同,本質(zhì)半導(dǎo)體的能隙之間會出現(xiàn)不同的能階,。施主原子會在靠近傳導(dǎo)帶的地方產(chǎn)生一個新的能階,,而受主原子則是在靠近價帶的地方產(chǎn)生新的能階。假設(shè)摻雜硼原子進入硅,,則因為硼的能階到硅的價帶之間僅有0.045電子伏特,,遠(yuǎn)小于硅本身的能隙1.12電子伏特,所以在室溫下就可以使摻雜到硅里的硼原子完全解離化(ionize),。 摻雜物對于能帶結(jié)構(gòu)的另一個重大影響是改變了費米能階的位置,。在熱平衡的狀態(tài)下費米能階依然會保持定值,這個特性會引出很多其他有用的電特性,。舉例來說,,一個p-n接面(p-n junction)的能帶會彎折,起因是原本p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的費米能階位置各不相同,,但是形成p-n接面后其費米能階必須保持在同樣的高度,,造成無論是p型或是n型半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶或價帶都會被彎曲以配合接面處的能帶差異。 上述的效應(yīng)可以用能帶圖(banddiagram)來解釋,,,。在能帶圖里橫軸代表位置,縱軸則是能量,。圖中也有費米能階,,半導(dǎo)體的本質(zhì)費米能階(intrinsicFermi level)通常以Ei來表示。在解釋半導(dǎo)體元件的行為時,,能帶圖是非常有用的工具,。 PN結(jié) P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體相互接觸時,其交界區(qū)域稱為PN結(jié),。P區(qū)中的自由空穴和N區(qū)中的自由電子要向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散,,造成正負(fù)電荷在PN 結(jié)兩側(cè)的積累,,形成電偶極層(圖4)。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進行,。當(dāng)由于載流子數(shù)密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達到平衡時,,P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢差,稱為接觸電勢差,。由于P 區(qū)中的空穴向N區(qū)擴散后與N區(qū)中的電子復(fù)合,,而N區(qū)中的電子向P區(qū)擴散后與P 區(qū)中的空穴復(fù)合,這使電偶極層中自由載流子數(shù)減少而形成高阻層,,故電偶極層也叫阻擋層,,阻擋層的電阻值往往是組成PN結(jié)的半導(dǎo)體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?,半?dǎo)體整流管就是利用PN結(jié)的這一特性制成的,。 PN結(jié)的另一重要性質(zhì)是受到光照后能產(chǎn)生電動勢,稱光生伏打效應(yīng),,可利用來制造光電池,。半導(dǎo)體三極管,、可控硅,、PN結(jié)光敏器件和發(fā)光二極管等半導(dǎo)體器件均利用了PN結(jié)的特性。 PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?/span>P端接電源的正極,,N端接電源的負(fù)極稱之為PN結(jié)正偏,。此時PN結(jié)如同一個開關(guān)合上,呈現(xiàn)很小的電阻,,稱之為導(dǎo)通狀態(tài),。P端接電源的負(fù)極,N端接電源的正極稱之為PN結(jié)反偏,,此時PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài),,如同開關(guān)打開。結(jié)電阻很大,,當(dāng)反向電壓加大到一定程度,,PN結(jié)會發(fā)生擊穿而損壞。 半導(dǎo)體材料的制造 為了滿足量產(chǎn)上的需求,,半導(dǎo)體的電性必須是可預(yù)測并且穩(wěn)定的,,因此包括摻雜物的純度以及半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)的品質(zhì)都必須嚴(yán)格要求。常見的品質(zhì)問題包括晶格的錯位(dislocation),、雙晶面(twins),,或是堆棧錯誤(stacking fault)都會影響半導(dǎo)體材料的特性。對于一個半導(dǎo)體元件而言,,材料晶格的缺陷通常是影響元件性能的主因,。 目前用來成長高純度單晶半導(dǎo)體材料最常見的方法稱為裘可拉斯基制程(Czochralski process),。這種制程將一個單晶的晶種(seed)放入溶解的同材質(zhì)液體中,再以旋轉(zhuǎn)的方式緩緩向上拉起,。在晶種被拉起時,,溶質(zhì)將會沿著固體和液體的接口固化,而旋轉(zhuǎn)則可讓溶質(zhì)的溫度均勻,。 半導(dǎo)體的應(yīng)用 1.最早的實用半導(dǎo)體是電晶體(Transistor)/二極體(Diode),。在無線電收音機(Radio)及電視機(Television)半導(dǎo)體中,作為訊號放大器/整流器用,。 2.發(fā)展太陽能(Solar Power),,也用在光電池(Solar Cell)中。 3.半導(dǎo)體可以用來測量溫度,,測溫范圍可以達到生產(chǎn),、生活、醫(yī)療衛(wèi)生,、科研教學(xué)等應(yīng)用的70%的領(lǐng)域,,有較高的準(zhǔn)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,。 4.半導(dǎo)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(yīng). 中國半導(dǎo)體器件型號命名方法 半導(dǎo)體器件型號由五部分(場效應(yīng)器件、半導(dǎo)體特殊器件,、復(fù)合管,、PIN型管、激光器件的型號命名只有第三,、四,、五部分)組成。五個部分意義如下: 第一部分:用數(shù)字表示半導(dǎo)體器件有效電極數(shù)目,。2-二極管,、3-三極管; 第二部分:用漢語拼音字母表示半導(dǎo)體器件的材料和極性,。表示二極管時:A-N型鍺材料,、B-P型鍺材料、C-N型硅材料,、D-P型硅材料,。表示三極管時:A-PNP型鍺材料、B-NPN型鍺材料,、C-PNP型硅材料,、D-NPN型硅材料,。 第三部分:用漢語拼音字母表示半導(dǎo)體器件的內(nèi)型。P-普通管,、V-微波管,、W-穩(wěn)壓管、C-參量管,、Z-整流管,、L-整流堆、S-隧道管,、N-阻尼管,、U-光電器件、K-開關(guān)管,、X-低頻小功率管(F<3MHz,Pc<1W),、G-高頻小功率管(f>3MHz,Pc<1W)、D-低頻大功率管(f<3MHz,Pc>1W),、A-高頻大功率管(f>3MHz,Pc>1W),、T-半導(dǎo)體晶閘管(可控整流器)、Y-體效應(yīng)器件,、B-雪崩管,、J-階躍恢復(fù)管、CS-場效應(yīng)管,、BT-半導(dǎo)體特殊器件,、FH-復(fù)合管,、PIN-PIN型管,、JG-激光器件。 第四部分:用數(shù)字表示序號,; 第五部分:用漢語拼音字母表示規(guī)格號,; 例如:3DG18表示NPN型硅材料高頻三極管 日本半導(dǎo)體分立器件型號命名方法 日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體分立器件,由五至七部分組成,。通常只用到前五個部分,,其各部分的符號意義如下: 第一部分:用數(shù)字表示器件有效電極數(shù)目或類型。0-光電(即光敏)二極管三極管及上述器件的組合管,、1-二極管,、2三極或具有兩個pn結(jié)的其他器件、3-具有四個有效電極或具有三個pn結(jié)的其他器件,、┄┄依此類推,。 第二部分:日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊標(biāo)志。S-表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA注冊登記的半導(dǎo)體分立器件,。 第三部分:用字母表示器件使用材料極性和類型,。A-PNP型高頻管,、B-PNP型低頻管、C-NPN型高頻管,、D-NPN型低頻管,、F-P控制極可控硅、G-N控制極可控硅,、H-N基極單結(jié)晶體管,、J-P溝道場效應(yīng)管、K-N 溝道場效應(yīng)管,、M-雙向可控硅,。 第四部分:用數(shù)字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號。兩位以上的整數(shù)-從“11”開始,,表示在日本電子工業(yè)協(xié)會JEIA登記的順序號,;不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號;數(shù)字越大,,越是最新產(chǎn)品,。 第五部分:用字母表示同一型號的改進型產(chǎn)品標(biāo)志。A,、B,、C、D,、E,、F表示這一器件是原型號產(chǎn)品的改進產(chǎn)品。 美國半導(dǎo)體分立器件型號命名方法 美國晶體管或其他半導(dǎo)體器件的命名法較混亂,。美國電子工業(yè)協(xié)會半導(dǎo)體分立器件命名方法如下: 第一部分:用符號表示器件用途的類型,。JAN-軍級、JANTX-特軍級,、JANTXV-超特軍級,、JANS-宇航級、(無)-非軍用品,。 第二部分:用數(shù)字表示pn結(jié)數(shù)目,。1-二極管、2=三極管,、3-三個pn結(jié)器件,、n-n個pn結(jié)器件。 第三部分:美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)注冊標(biāo)志,。N-該器件已在美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)注冊登記,。 第四部分:美國電子工業(yè)協(xié)會登記順序號。多位數(shù)字-該器件在美國電子工業(yè)協(xié)會登記的順序號,。 第五部分:用字母表示器件分檔,。A,、B、C,、D,、┄┄-同一型號器件的不同檔別。如:JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開關(guān)三極管,,JAN-軍級,、2-三極管、N-EIA 注冊標(biāo)志,、3251-EIA登記順序號,、A-2N3251A檔。 國際電子聯(lián)合會半導(dǎo)體型號命名方法 德國,、法國,、意大利、荷蘭,、比利時等歐洲國家以及匈牙利,、羅馬尼亞、南斯拉夫,、波蘭等東歐國家,,大都采用國際電子聯(lián)合會半導(dǎo)體分立器件型號命名方法。這種命名方法由四個基本部分組成,,各部分的符號及意義如下: 第一部分:用字母表示器件使用的材料,。A-器件使用材料的禁帶寬度Eg=0.6~1.0eV 如鍺、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如硅,、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化鎵,、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如銻化銦、E-器件使用復(fù)合材料及光電池使用的材料 第二部分:用字母表示器件的類型及主要特征,。A-檢波開關(guān)混頻二極管,、B-變?nèi)荻O管、C-低頻小功率三極管,、D-低頻大功率三極管、E-隧道二極管,、F-高頻小功率三極管,、G-復(fù)合器件及其他器件、H-磁敏二極管,、K-開放磁路中的霍爾元件,、L-高頻大功率三極管、M-封閉磁路中的霍爾元件,、P-光敏器件,、Q-發(fā)光器件,、R-小功率晶閘管、S-小功率開關(guān)管,、T-大功率晶閘管,、U-大功率開關(guān)管、X-倍增二極管,、Y-整流二極管,、Z-穩(wěn)壓二極管。 第三部分:用數(shù)字或字母加數(shù)字表示登記號,。三位數(shù)字-代表通用半導(dǎo)體器件的登記序號,、一個字母加二位數(shù)字-表示專用半導(dǎo)體器件的登記序號。 第四部分:用字母對同一類型號器件進行分檔,。A,、B、C,、D,、E┄┄-表示同一型號的器件按某一參數(shù)進行分檔的標(biāo)志。 除四個基本部分外,,有時還加后綴,,以區(qū)別特性或進一步分類。常見后綴如下: 1.穩(wěn)壓二極管型號的后綴,。其后綴的第一部分是一個字母,,表示穩(wěn)定電壓值的容許誤差范圍,字母A,、B,、C、D,、E分別表示容許誤差為±1%,、±2%、±5%,、±10%,、±15%;其后綴第二部分是數(shù)字,,表示標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的整數(shù)數(shù)值,;后綴的第三部分是字母V,代表小數(shù)點,,字母V之后的數(shù)字為穩(wěn)壓管標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的小數(shù)值,。 2.整流二極管后綴是數(shù)字,表示器件的最大反向峰值耐壓值,單位是伏特,。 3.晶閘管型號的后綴也是數(shù)字,,通常標(biāo)出最大反向峰值耐壓值和最大反向關(guān)斷電壓中數(shù)值較小的那個電壓值。 如:BDX51-表示NPN硅低頻大功率三極管,,AF239S-表示PNP鍺高頻小功率三極管,。 歐洲早期半導(dǎo)體分立器件型號命名法 歐洲有些國家命名方法 第一部分:O-表示半導(dǎo)體器件 第二部分:A-二極管、C-三極管,、AP-光電二極管,、CP-光電三極管、AZ-穩(wěn)壓管,、RP-光電器件,。 第三部分:多位數(shù)字-表示器件的登記序號。 第四部分:A,、B,、C┄┄-表示同一型號器件的變型產(chǎn)品。 半導(dǎo)體與集成電路的關(guān)系 半導(dǎo)體是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料,。我們知道,,電路之所以具有某種功能,主要是因為其內(nèi)部有電流的各種變化,,而之所以形成電流,,主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動(運動/遷移)。所以,,電子在材料中運動的難易程度,,決定了其導(dǎo)電性能。常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發(fā)生運動,,因此其導(dǎo)電性能好,;絕緣體由于其材料本身特性,電子很難獲得導(dǎo)電所需能量,,其內(nèi)部很少電子可以遷移,,因此幾乎不導(dǎo)電。而半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性則介于這兩者之間,,并且可以通過摻入雜質(zhì)來改變其導(dǎo)電性能,,人為控制它導(dǎo)電或者不導(dǎo)電以及導(dǎo)電的容易程度。這一點稱之為半導(dǎo)體的可摻雜特性,。 前面說過,,集成電路的基礎(chǔ)是晶體管,發(fā)明了晶體管才有可能創(chuàng)造出集成電路,,而晶體管的基礎(chǔ)則是半導(dǎo)體,因此半導(dǎo)體也是集成電路的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體之于集成電路,,如同土地之于城市,。很明顯,山地,、丘陵多者不適合建造城市,,沙化土壤、石灰?guī)r多的地方也不適合建造城市,?!敖ㄔ臁背鞘行枰x一塊好地,“集成”電路也需要一塊合適的基礎(chǔ)材料——就是半導(dǎo)體,。常見的半導(dǎo)體材料有硅,、鍺、砷化鎵(化合物),,其中應(yīng)用最廣的,、商用化最成功的當(dāng)推“硅”。 那么半導(dǎo)體,,特別是硅,,為什么適合制造集成電路呢?有多方面的原因,。硅是地殼中最豐富的元素,,僅次于氧。自然界中的巖石,、砂礫等存在大量硅酸鹽或二氧化硅,,這是原料成本方面的原因。硅的可摻雜特性容易控制,,容易制造出符合要求的晶體管,,這是電路原理方面的原因。硅經(jīng)過氧化所形成的二氧化硅性能穩(wěn)定,,能夠作為半導(dǎo)體器件中所需的優(yōu)良的絕緣膜使用,,這是器件結(jié)構(gòu)方面的原因。最關(guān)鍵的一點還是在于集成電路的平面工藝,,硅更容易實施氧化,、光刻、擴散等工藝,,更方便集成,,其性能更容易得到控制。因此后續(xù)主要介紹的也是基于硅的集成電路知識,,對硅晶體管和集成電路工藝有了解后,,會更容易理解這個問題,。 除了可摻雜性之外,半導(dǎo)體還具有熱敏性,、光敏性,、負(fù)電阻率溫度、可整流等幾個特性,,因此半導(dǎo)體材料除了用于制造大規(guī)模集成電路之外,,還可以用于功率器件、光電器件,、壓力傳感器,、熱電制冷等用途;利用微電子的超微細(xì)加工技術(shù),,還可以制成MEMS(微機械電子系統(tǒng)),,應(yīng)用在電子、醫(yī)療領(lǐng)域,。 半導(dǎo)體未來發(fā)展 以GaN(氮化鎵)為代表的第三代半導(dǎo)體材料及器件的開發(fā)是新興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ),,其研究開發(fā)呈現(xiàn)出日新月異的發(fā)展勢態(tài)。GaN基光電器件中,,藍(lán)色發(fā)光二極管LED率先實現(xiàn)商品化生產(chǎn) 成功開發(fā)藍(lán)光LED和LD之后,,科研方向轉(zhuǎn)移到GaN紫外光探測器上GaN材料在微波功率方面也有相當(dāng)大的應(yīng)用市場。氮化鎵半導(dǎo)體開關(guān)被譽為半導(dǎo)體芯片設(shè)計上一個新的里程碑,。美國佛羅里達大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種可用于制造新型電子開關(guān)的重要器件,,這種電子開關(guān)可以提供平穩(wěn)、無間斷電源,。 (新材料在線整理編輯) |
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