半导体是一种什么样的才料?作用是什么?有什么优缺点?

半导体是一种什么样的才料?作用是什么?有什么优缺点?,第1张

半导体的材料:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体的作用:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

半导体的特点:

(1)电阻率的变化受杂质含量的影响极大。例如,硅中只含有亿分之一的硼,电阻率就会下降到原来的千分之一。如果所含杂质的类型不同,导电类型也不同。由此可见,半导体的导电性与所含的微量杂质有着非常密切的关系。

(2)电阻率受外界条件(如热、光等)的影响很大。温度升高或受光照射时均可使电阻率迅速下降。一些特殊的半导体在电场或磁场的作用下,电阻率也会发生改变。

拓展:半导体的未来发展

      以GaN(氮化镓)为代表的第三代半导体材料及器件的开发是新兴半导体产业的核心和基础,其研究开发呈现出日新月异的发展势态。GaN基光电器件中,蓝色发光二极管LED率先实现商品化生产 成功开发蓝光LED和LD之后,科研方向转移到GaN紫外光探测器上 GaN材料在微波功率方面也有相当大的应用市场。氮化镓半导体开关被誉为半导体芯片设计上一个新的里程碑。美国佛罗里达大学的科学家已经开发出一种可用于制造新型电子开关的重要器件,这种电子开关可以提供平稳、无间断电源。

半导体的应用改变了我们的生活方式,用途广泛,以半导体企业MACOM为例来说下半导体对我们的影响吧,MACOM通过为光学、无线和卫星网络提供半导体技术,来满足社会对信息的需求,从而实现连通且安全的世界。通过推动各种基础设施的建设,使数百万人在生活中每时每刻沟通、旅行、获取信息和参与娱乐活动。相应的半导体技术提高了移动互联网的速度和覆盖率,让光纤网络得以向企业、家庭和数据中心传输通信。半导体技术支持的下一代雷达,可用于空中交通管制和天气预报,从而保卫所有人的安全。除了通信之外,半导体还在模拟射频、微波、毫米波和光子等方面有相关应用,可帮助我们解决网络容量、信号覆盖、能源效率和现场可靠性等问题。从中可以看出半导体对我们今天的生活影响深远。

中科院的半导体所挺好的,中国科学院半导体研究所于1960年成立,是集半导体物理、材料、器件及其应用于一体的半导体科学技术的综合性研究机构。研究所主要的研究方向和领域有半导体物理、材料、器件、工艺、电路及其集成应用研究等。

据2016年9月研究所官网显示,研究所拥有14个科研机构,与地方政府、科研机构、大学和企业等共建了1个院士工作站、3个研发(转移)中心、9个联合实验室。

拥有3个博士后流动站,3个一级学科博士培养点,包括5个二级学科博士培养点。拥有5个二级学科硕士培养点,3个专业学位硕士培养点。共有职工690余名,在学研究生近600名。

2019年,中国科学院半导体研究所牛智川研究员团队创新设计金属光栅侧向耦合分布反馈(LC-DFB)结构,成功实现了2μm波段高性能单模激光器,综合性能达到国际一流水平并突破国外高端激光器进口限制性能的规定条款。

以上内容参考:百度百科--中国科学院半导体研究所


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