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半導(dǎo)體

       無(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看,半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。大部分的電子產(chǎn)品,如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等,硅是各種半導(dǎo)體材料應(yīng)用中最具有影響力的一種。

半導(dǎo)體簡(jiǎn)介

       物質(zhì)存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體??梢院?jiǎn)單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。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(jìn)以后,半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。   

       半導(dǎo)體的分類,按照其制造技術(shù)可以分為:集成電路器件,分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲(chǔ)存器等大類,一般來(lái)說(shuō)這些還會(huì)被分成小類。此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類,雖然不常用,但還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號(hào),可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。

半導(dǎo)體定義

       電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。   

       半導(dǎo)體室溫時(shí)電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時(shí)電阻率指數(shù)則減小。   

       半導(dǎo)體材料很多,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Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-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(tài)半導(dǎo)體外,還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。   

       半導(dǎo)體:意指半導(dǎo)體收音機(jī),因收音機(jī)中的晶體管由半導(dǎo)體材料制成而得名。   

       本征半導(dǎo)體   不含雜質(zhì)且無(wú)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(jià)帶是滿帶(見(jiàn)能帶理論),受到熱激發(fā)后,價(jià)帶中的部分電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶,價(jià)帶中缺少一個(gè)電子后形成一個(gè)帶正電的空位,稱為空穴。導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴合稱電子 - 空穴對(duì),均能自由移動(dòng),即載流子,它們?cè)谕?span id="we4mqsu" class="hrefStyle">電場(chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)而形成電流,分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對(duì)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(huì)落入空穴,電子-空穴對(duì)消失,稱為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動(dòng)能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,此時(shí)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(shí),將產(chǎn)生更多的電子 - 空穴對(duì),載流子密度增加,電阻率減小。無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大,實(shí)際應(yīng)用不多。

半導(dǎo)體特點(diǎn)

       半導(dǎo)體五大特性∶電阻率特性,導(dǎo)電特性,光電特性,負(fù)的電阻率溫度特性,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。

       晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣,稱為晶格。

       共價(jià)鍵結(jié)構(gòu):相鄰的兩個(gè)原子的一對(duì)最外層電子(即價(jià)電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運(yùn)動(dòng),而且出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構(gòu)成共價(jià)鍵。

       自由電子的形成:在常溫下,少數(shù)的價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)獲得足夠的能量,掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子。

       空穴:價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子而留下一個(gè)空位置稱空穴。

       電子電流:在外加電場(chǎng)的作用下,自由電子產(chǎn)生定向移動(dòng),形成電子電流。

       空穴電流:價(jià)電子按一定的方向依次填補(bǔ)空穴(即空穴也產(chǎn)生定向移動(dòng)),形成空穴電流。

       本征半導(dǎo)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(yùn)動(dòng)方向相反。

       載流子:運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。

       導(dǎo)體電的特點(diǎn):導(dǎo)體導(dǎo)電只有一種載流子,即自由電子導(dǎo)電。

       本征半導(dǎo)體電的特點(diǎn):本征半導(dǎo)體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電。

       本征激發(fā):半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。

       復(fù)合:自由電子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中如果與空穴相遇就會(huì)填補(bǔ)空穴,使兩者同時(shí)消失,這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。

       動(dòng)態(tài)平衡:在一定的溫度下,本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對(duì),與復(fù)合的自由電子與空穴對(duì)數(shù)目相等,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

       載流子的濃度與溫度的關(guān)系:溫度一定,本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的,并且自由電子與空穴的濃度相等。當(dāng)溫度升高時(shí),熱運(yùn)動(dòng)加劇,掙脫共價(jià)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(dǎo)電性能增強(qiáng);當(dāng)溫度降低,則載流子的濃度降低,導(dǎo)電性能變差。

       結(jié)論:本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)溫度的敏感性,可制作熱敏和光敏器件,又造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。

       雜質(zhì)半導(dǎo)體:通過(guò)擴(kuò)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。

       N型半導(dǎo)體:在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)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(dǎo)體。

       多數(shù)載流子:N型半導(dǎo)體中,自由電子的濃度大于空穴的濃度,稱為多數(shù)載流子,簡(jiǎn)稱多子。

       少數(shù)載流子:N型半導(dǎo)體中,空穴為少數(shù)載流子,簡(jiǎn)稱少子。

       施子原子:雜質(zhì)原子可以提供電子,稱施子原子。

       N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:它是靠自由電子導(dǎo)電,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(qiáng)。

       P型半導(dǎo)體:在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,形成P型半導(dǎo)體。

       多子:P型半導(dǎo)體中,多子為空穴。

       少子:P型半導(dǎo)體中,少子為電子。

       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: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(qiáng)。

       結(jié)論:

       多子的濃度決定于雜質(zhì)濃度。

       少子的濃度決定于溫度。

       PN結(jié)的形成:將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上,在它們的交界面就形成PN結(jié)。

       PN結(jié)的特點(diǎn):具有單向?qū)щ娦浴?/p>

       擴(kuò)散運(yùn)動(dòng):物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng),這種由于濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

       空間電荷區(qū):擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合,而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū),N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū),它們是不能移動(dòng),稱為空間電荷區(qū)。

       電場(chǎng)形成:空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)。

       空間電荷加寬,內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng),其方向由N區(qū)指向P區(qū),阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。

       漂移運(yùn)動(dòng):在電場(chǎng)力作用下,載流子的運(yùn)動(dòng)稱漂移運(yùn)動(dòng)。

       PN結(jié)的形成過(guò)程:將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上,在無(wú)外電場(chǎng)和其它激發(fā)作用下,參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目等于參與漂移運(yùn)動(dòng)的少子數(shù)目,從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,形成PN結(jié)。

       電位差:空間電荷區(qū)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(qū)內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目都非常少,在分析PN結(jié)時(shí)常忽略載流子的作用,而只考慮離子區(qū)的電荷,稱耗盡層。

       PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

       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(shí)PN結(jié)如同一個(gè)開(kāi)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(shí)PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài),如同開(kāi)關(guān)打開(kāi)。結(jié)電阻很大,當(dāng)反向電壓加大到一定程度,PN結(jié)會(huì)發(fā)生擊穿而損壞。     

產(chǎn)品種類

       (1)元素半導(dǎo)體。元素半導(dǎo)體是指單一元素構(gòu)成的半導(dǎo)體,其中對(duì)硅、硒的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導(dǎo)體特性的固體材料,容易受到微量雜質(zhì)和外界條件的影響而發(fā)生變化。目前, 只有硅、鍺性能好,運(yùn)用的比較廣,硒在電子照明和光電領(lǐng)域中應(yīng)用。硅在半導(dǎo)體工業(yè)中運(yùn)用的多,這主要受到二氧化硅的影響,能夠在器件制作上形成掩膜,能夠提高半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性,利于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)。

       (2)無(wú)機(jī)合成物半導(dǎo)體。無(wú)機(jī)合成物主要是通過(guò)單一元素構(gòu)成半導(dǎo)體材料,當(dāng)然也有多種元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料,主要的半導(dǎo)體性質(zhì)有I族與V、VI、VII族;II族與IV、V、VI、VII族;III族與V、VI族;IV族與IV、VI族;V族與VI族;VI族與VI族的結(jié)合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影響,不是所有的化合物都能夠符合半導(dǎo)體材料的要求。這一半導(dǎo)體主要運(yùn)用到高速器件中,InP制造的晶體管的速度比其他材料都高,主要運(yùn)用到光電集成電路、抗核輻射器件中。 對(duì)于導(dǎo)電率高的材料,主要用于LED等方面。

       (3)有機(jī)合成物半導(dǎo)體。有機(jī)化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物,把有機(jī)化合物和碳鍵垂直,疊加的方式能夠形成導(dǎo)帶,通過(guò)化學(xué)的添加,能夠讓其進(jìn)入到能帶,這樣可以發(fā)生電導(dǎo)率,從而形成有機(jī)化合物半導(dǎo)體。這一半導(dǎo)體和以往的半導(dǎo)體相比,具有成本低、溶解性好、材料輕加工容易的特點(diǎn)。可以通過(guò)控制分子的方式來(lái)控制導(dǎo)電性能,應(yīng)用的范圍比較廣,主要用于有機(jī)薄膜、有機(jī)照明等方面。

       (4)非晶態(tài)半導(dǎo)體。它又被叫做無(wú)定形半導(dǎo)體或玻璃半導(dǎo)體,屬于半導(dǎo)電性的一類材料。非晶半導(dǎo)體和其他非晶材料一樣,都是短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)。它主要是通過(guò)改變?cè)酉鄬?duì)位置,改變?cè)械闹芷谛耘帕?,形?span id="as2acoi" class="hrefStyle">非晶硅。晶態(tài)和非晶態(tài)主要區(qū)別于原子排列是否具有長(zhǎng)程序。非晶態(tài)半導(dǎo)體的性能控制難,隨著技術(shù)的發(fā)明,非晶態(tài)半導(dǎo)體開(kāi)始使用。這一制作工序簡(jiǎn)單,主要用于工程類,在光吸收方面有很好的效果,主要運(yùn)用到太陽(yáng)能電池和液晶顯示屏中。

       (5)本征半導(dǎo)體:不含雜質(zhì)且無(wú)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(jià)帶是滿帶,受到熱激發(fā)后,價(jià)帶中的部分電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶,價(jià)帶中缺少一個(gè)電子后形成一個(gè)帶正電的空位,稱為空穴。空穴導(dǎo)電并不是實(shí)際運(yùn)動(dòng),而是一種等效。電子導(dǎo)電時(shí)等電量的空穴會(huì)沿其反方向運(yùn)動(dòng)。它們?cè)谕怆妶?chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)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(duì)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(huì)落入空穴,電子-空穴對(duì)消失,稱為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動(dòng)能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,此時(shí)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(shí),將產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì),載流子密度增加,電阻率減小。無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大,實(shí)際應(yīng)用不多。

       半導(dǎo)體產(chǎn)品種類豐富,涵蓋了從基本的二極管、晶體管到復(fù)雜的集成電路和微處理器等多個(gè)領(lǐng)域。以下是對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品種類的詳細(xì)歸納:

一、集成電路(IC)

       定義:通過(guò)一系列特定的加工工藝,將晶體管、二極管等有源器件電阻器、電容器等無(wú)源元件,按照一定的電路互聯(lián),“集成”在半導(dǎo)體晶片上,封裝在一個(gè)外殼內(nèi),執(zhí)行特定功能的電路或系統(tǒng)。

       分類:

       按電路信號(hào)處理的方式:

       數(shù)字集成電路:基于數(shù)字邏輯(布爾代數(shù))設(shè)計(jì)和運(yùn)行的,用于處理數(shù)字信號(hào)的集成電路。包括邏輯芯片(如CPUGPU、ASIC、FPGA等)、微處理器(如MCU、MPU、DSP等)和存儲(chǔ)器(如DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH等)。

       模擬集成電路:可處理連續(xù)函數(shù)形式模擬信號(hào),從應(yīng)用角度可分為信號(hào)鏈路和電源管理兩大類。信號(hào)鏈路芯片能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過(guò)濾等功能,電源管理芯片負(fù)責(zé)電能變換、分配、檢測(cè)和其他電能管理職責(zé)。

       數(shù)?;旌霞呻娐罚?/strong>在一個(gè)系統(tǒng)中兩種信號(hào)處理方式混合存在,主要產(chǎn)品包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、調(diào)制解調(diào)芯片等。

       按制造工藝:如14nm芯片、7nm芯片等,這里的數(shù)字指芯片內(nèi)部晶體管柵極的最小線寬(柵寬)。工藝制程越先進(jìn),芯片的性能越高,但制造成本也越高。

       按使用功能:

       計(jì)算功能:如CPU、SoC、FPGA、MCU等主控芯片,以及GPU、AI芯片等輔助芯片。

       數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:如DRAM、SDRAM、ROM、NAND等存儲(chǔ)器。

       感知功能:MEMS傳感器、指紋芯片、CIS等,主要通過(guò)感知外部世界并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

       傳輸功能:藍(lán)牙WIFI、NB-IOT、寬帶、USB接口、以太網(wǎng)接口、HDMI接口、驅(qū)動(dòng)控制等,用于數(shù)據(jù)傳輸。

       能源供給功能:如電源芯片、DC-AC、LDO等,用于能源供給和管理。

       按設(shè)計(jì)方式:

       FPGA:通用可編程邏輯芯片,可以DIY編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的數(shù)字電路,靈活性強(qiáng)。

       ASIC:專用數(shù)字芯片,設(shè)計(jì)好數(shù)字電路后流片生成出來(lái)的是不可以更改的芯片,專用性強(qiáng)。

二、分立器件

       定義:內(nèi)部并不集成其他任何的電子元器件,只具有簡(jiǎn)單的電壓電流轉(zhuǎn)換或控制功能。

       分類:包括二極管、三極管、晶閘管、功率半導(dǎo)體器件(如LDMOS、IGBT、MOSFET等)等。分立器件相比集成電路體積更大,但在超大功率、半導(dǎo)體照明等場(chǎng)合具有優(yōu)勢(shì)。

三、光電子器件

       定義:半導(dǎo)體技術(shù)與光學(xué)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。

       分類:包括CCD、CIS、LED、光子探測(cè)器、光耦合器、激光芯片等。按照是否發(fā)生光電信號(hào)轉(zhuǎn)化,可分為有源光芯片(如發(fā)射芯片與接收芯片)和無(wú)源光芯片(如光開(kāi)關(guān)芯片、光分束器芯片)兩類。

四、傳感器

       定義:利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、磁電效應(yīng)等原理制成,用于測(cè)量溫度、濕度、壓力、加速度、磁場(chǎng)和有害氣體等物理量。

       分類:主要產(chǎn)品包括MEMS傳感器、指紋識(shí)別芯片、視覺(jué)傳感器芯片等。MEMS傳感器一般由MEMS芯片和與之配套的ASIC(專用集成電路)芯片構(gòu)成。

       綜上所述,半導(dǎo)體產(chǎn)品種類繁多,每種產(chǎn)品都有其獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域和優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能和功能也在不斷提升和拓展。

雜質(zhì)介紹

       半導(dǎo)體中的雜質(zhì)對(duì)電阻率的影響非常大。半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)時(shí),雜質(zhì)原子附近的周期勢(shì)場(chǎng)受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài),在禁帶中產(chǎn)加的雜質(zhì)能級(jí)。例如四價(jià)元素鍺或硅晶體中摻入五價(jià)元素磷、砷、銻等雜質(zhì)原子時(shí),雜質(zhì)原子作為晶格的一分子,其五個(gè)價(jià)電子中有四個(gè)與周圍的鍺(或硅)原子形成共價(jià)結(jié)合,多余的一個(gè)電子被束縛于雜質(zhì)原子附近,產(chǎn)生類氫能級(jí)。雜質(zhì)能級(jí)位于禁帶上方靠近導(dǎo)帶底附近。雜質(zhì)能級(jí)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(jí)稱為施主能級(jí)。施主能級(jí)上的電子躍遷到導(dǎo)帶所需能量比從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需能量小得多。在鍺或硅晶體中摻入微量三價(jià)元素硼、鋁、鎵等雜質(zhì)原子時(shí),雜質(zhì)原子與周圍四個(gè)鍺(或硅)原子形成共價(jià)結(jié)合時(shí)尚缺少一個(gè)電子,因而存在一個(gè)空位,與此空位相應(yīng)的能量狀態(tài)就是雜質(zhì)能級(jí),通常位于禁帶下方靠近價(jià)帶處。價(jià)帶中的電子很易激發(fā)到雜質(zhì)能級(jí)上填補(bǔ)這個(gè)空位,使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。價(jià)帶中由于缺少一個(gè)電子而形成一個(gè)空穴載流子。這種能提供空穴的雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。存在受主雜質(zhì)時(shí),在價(jià)帶中形成一個(gè)空穴載流子所需能量比本征半導(dǎo)體情形要小得多。半導(dǎo)體摻雜后其電阻率大大下降。加熱或光照產(chǎn)生的熱激發(fā)或光激發(fā)都會(huì)使自由載流子數(shù)增加而導(dǎo)致電阻率減小,半導(dǎo)體熱敏電阻和光敏電阻就是根據(jù)此原理制成的。對(duì)摻入施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體,導(dǎo)電載流子主要是導(dǎo)帶中的電子,屬電子型導(dǎo)電,稱N型半導(dǎo)體。摻入受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體屬空穴型導(dǎo)電,稱P型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體在任何溫度下都能產(chǎn)生電子-空穴對(duì),故N型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電空穴,P型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電電子,它們均稱為少數(shù)載流子。在半導(dǎo)體器件的各種效應(yīng)中,少數(shù)載流子常扮演重要角色。

PN結(jié)

       P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體相互接觸時(shí),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(kuò)散,造成正負(fù)電荷在 PN 結(jié)兩側(cè)的積累,形成電偶極層。電偶極層中的電場(chǎng)方向正好阻止擴(kuò)散的進(jìn)行。當(dāng)由于載流子數(shù)密度不等引起的擴(kuò)散作用與電偶層中電場(chǎng)的作用達(dá)到平衡時(shí),P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢(shì)差,稱為接觸電勢(shì)差。由于P 區(qū)中的空穴向N區(qū)擴(kuò)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(kuò)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(dòng)勢(shì),稱光生伏打效應(yīng),可利用來(lái)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。

半導(dǎo)體摻雜

       半導(dǎo)體之所以能廣泛應(yīng)用在如今的數(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(gè)過(guò)程稱之為摻雜(doping)。摻雜進(jìn)入本質(zhì)半導(dǎo)體(intrinsic semiconductor)的雜質(zhì)濃度與極性皆會(huì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性產(chǎn)生很大的影響。而摻雜過(guò)的半導(dǎo)體則稱為外質(zhì)半導(dǎo)體(extrinsic semiconductor)。

半導(dǎo)體摻雜物

       哪種材料適合作為某種半導(dǎo)體材料的摻雜物(dopant)需視兩者的原子特性而定。一般而言,摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負(fù)被區(qū)分為施體(donor)與受體(acceptor)。施體原子帶來(lái)的價(jià)電子(valence electrons)大多會(huì)與被摻雜的材料原子產(chǎn)生共價(jià)鍵,進(jìn)而被束縛。而沒(méi)有和被摻雜材料原子產(chǎn)生共價(jià)鍵的電子則會(huì)被施體原子微弱地束縛住,這個(gè)電子又稱為施體電子。和本質(zhì)半導(dǎo)體的價(jià)電子比起來(lái),施體電子躍遷至傳導(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(dòng),產(chǎn)生電流。雖然施體電子獲得能量會(huì)躍遷至傳導(dǎo)帶,但并不會(huì)和本質(zhì)半導(dǎo)體一樣留下一個(gè)電洞,施體原子在失去了電子后只會(huì)固定在半導(dǎo)體材料的晶格中。因此這種因?yàn)閾诫s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。

       和施體相對(duì)的,受體原子進(jìn)入半導(dǎo)體晶格后,因?yàn)槠鋬r(jià)電子數(shù)目比半導(dǎo)體原子的價(jià)電子數(shù)量少,等效上會(huì)帶來(lái)一個(gè)的空位,這個(gè)多出的空位即可視為電洞。受體摻雜后的半導(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(gè)硅的本質(zhì)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)明摻雜的影響。硅有四個(gè)價(jià)電子,常用于硅的摻雜物有三價(jià)與五價(jià)的元素。當(dāng)只有三個(gè)價(jià)電子的三價(jià)元素如硼(boron)摻雜至硅半導(dǎo)體中時(shí),硼扮演的即是受體的角色,摻雜了硼的硅半導(dǎo)體就是p型半導(dǎo)體。反過(guò)來(lái)說(shuō),如果五價(jià)元素如磷(phosphorus)摻雜至硅半導(dǎo)體時(shí),磷扮演施體的角色,摻雜磷的硅半導(dǎo)體成為n型半導(dǎo)體。

       一個(gè)半導(dǎo)體材料有可能先后摻雜施體與受體,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,受體帶來(lái)的電洞濃度較高或是施體帶來(lái)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”(majority carrier)。和多數(shù)載子相對(duì)的是少數(shù)載子(minority carrier)。對(duì)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。

半導(dǎo)體載子濃度

       摻雜物濃度對(duì)于半導(dǎo)體直接的影響在于其載子濃度。在熱平衡的狀態(tài)下,一個(gè)未經(jīng)摻雜的本質(zhì)半導(dǎo)體,電子與電洞的濃度相等,如下列公式所示:

       n = p = ni 其中n是半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度、p則是半導(dǎo)體的電洞濃度,ni則是本質(zhì)半導(dǎo)體的載子濃度。ni會(huì)隨著材料或溫度的不同而改變。對(duì)于室溫下的硅而言,ni大約是1×10 cm。

       通常摻雜濃度越高,半導(dǎo)體的導(dǎo)電性就會(huì)變得越好,原因是能進(jìn)入傳導(dǎo)帶的電子數(shù)量會(huì)隨著摻雜濃度提高而增加。摻雜濃度非常高的半導(dǎo)體會(huì)因?yàn)閷?dǎo)電性接近金屬而被廣泛應(yīng)用在集成電路制程來(lái)取代部份金屬。高摻雜濃度通常會(huì)在n或是p后面附加一上標(biāo)的“+”號(hào),例如n 代表?yè)诫s濃度非常高的n型半導(dǎo)體,反之例如p 則代表輕摻雜的p型半導(dǎo)體。需要特別說(shuō)明的是即使摻雜濃度已經(jīng)高到讓半導(dǎo)體“退化”(degenerate)為導(dǎo)體,摻雜物的濃度和原本的半導(dǎo)體原子濃度比起來(lái)還是差距非常大。以一個(gè)有晶格結(jié)構(gòu)的硅本質(zhì)半導(dǎo)體而言,原子濃度大約是5×10 cm,而一般集成電路制程里的摻雜濃度約在10 cm至10 cm之間。摻雜濃度在10 cm以上的半導(dǎo)體在室溫下通常就會(huì)被視為是一個(gè)“簡(jiǎn)并半導(dǎo)體”(degenerated semiconductor)。重?fù)诫s的半導(dǎo)體中,摻雜物和半導(dǎo)體原子的濃度比約是千分之一,而輕摻雜則可能會(huì)到十億分之一的比例。在半導(dǎo)體制程中,摻雜濃度都會(huì)依照所制造出元件的需求量身打造,以合于使用者的需求。

摻雜對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的影響

       摻雜之后的半導(dǎo)體能帶會(huì)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(huì)出現(xiàn)不同的能階。施體原子會(huì)在靠近傳導(dǎo)帶的地方產(chǎn)生一個(gè)新的能階,而受體原子則是在靠近價(jià)帶的地方產(chǎn)生新的能階。假設(shè)摻雜硼原子進(jìn)入硅,則因?yàn)榕鸬哪茈A到硅的價(jià)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(duì)于能帶結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重大影響是改變了費(fèi)米能階的位置。在熱平衡的狀態(tài)下費(fèi)米能階依然會(huì)保持定值,這個(gè)特性會(huì)引出很多其他有用的電特性。舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)p-n接面(p-n junction)的能帶會(huì)彎折,起因是原本p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的費(fèi)米能階位置各不相同,但是形成p-n接面后其費(fèi)米能階必須保持在同樣的高度,造成無(wú)論是p型或是n型半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶或價(jià)帶都會(huì)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(band diagram)來(lái)解釋。在能帶圖里橫軸代表位置,縱軸則是能量。圖中也有費(fèi)米能階,半導(dǎo)體的本質(zhì)費(fèi)米能階(intrinsic Fermi level)通常以Ei來(lái)表示。在解釋半導(dǎo)體元件的行為時(shí),能帶圖是非常有用的工具。

發(fā)展歷程

       半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以追溯到很久以前,1833年,英國(guó)巴拉迪最先發(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)。

       不久, 1839年法國(guó)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓,這就是后來(lái)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(gè)特征。

       在1874年,德國(guó)的布勞恩觀察到某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場(chǎng)的方向有關(guān),即它的導(dǎo)電有方向性,在它兩端加一個(gè)正向電壓,它是導(dǎo)通的;如果把電壓極性反過(guò)來(lái),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)。

       1873年,英國(guó)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(gè)特有的性質(zhì)。 半導(dǎo)體的這四個(gè)效應(yīng),(jianxia霍爾效應(yīng)的余績(jī)──四個(gè)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(gè)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(gè)特性一直到1947年12月才由貝爾實(shí)驗(yàn)室完成。

       很多人會(huì)疑問(wèn),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(shí)的材料不純。沒(méi)有好的材料,很多與材料相關(guān)的問(wèn)題就難以說(shuō)清楚。       

       半導(dǎo)體于室溫時(shí)電導(dǎo)率約在10ˉ10~10000/Ω·cm之間,純凈的半導(dǎo)體溫度升高時(shí)電導(dǎo)率按指數(shù)上升。半導(dǎo)體材料有很多種,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。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外,還有非晶態(tài)的有機(jī)物半導(dǎo)體等和本征半導(dǎo)體。

應(yīng)用領(lǐng)域

       半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、 通信 系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。

光伏應(yīng)用

       半導(dǎo)體材料光生伏特效應(yīng)是太陽(yáng)能電池運(yùn)行的基本原理。現(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為一大熱門 ,是目前世界上增長(zhǎng)最快、發(fā)展最好的清潔能源市場(chǎng)。太陽(yáng)能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料,判斷太陽(yáng)能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率 ,光電轉(zhuǎn)化率越高 ,說(shuō)明太陽(yáng)能電池的工作效率越高。根據(jù)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料的不同 ,太陽(yáng)能電池分為晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。

照明應(yīng)用

       LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二極管 ,采用LED技術(shù)半導(dǎo)體光源體積小,可以實(shí)現(xiàn)平面封裝,工作時(shí)發(fā)熱量低、節(jié)能高效,產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快,而且綠色環(huán)保無(wú)污染,還能開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ,一經(jīng)問(wèn)世 ,就迅速普及,成為新一代的優(yōu)質(zhì)照明光源,目前已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個(gè)領(lǐng)域 ,都有應(yīng)用。

大功率電源轉(zhuǎn)換

       交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對(duì)于電器的使用十分重要 ,是對(duì)電器的必要保護(hù)。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強(qiáng)度高 ,禁帶寬度寬,熱導(dǎo)性高,因此SiC半導(dǎo)體器件十分適合應(yīng)用在功率密度和開(kāi)關(guān)頻率高的場(chǎng)合,電源轉(zhuǎn)換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探,發(fā)電裝置中的逆變器,電氣混動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)化器,輕軌列車牽引動(dòng)力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要,SiC將會(huì)取代Si,成為應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。

相關(guān)內(nèi)容

       英文及解釋

       Semiconductor

       A semiconductor is a material with an electrical conductivity that is intermediate between that of an insulator and a conductor. A semiconductor behaves as an insulator at very low temperature, and has an appreciable electrical conductivity at room temperature although much lower conductivity than a conductor. Commonly used semiconducting materials are silicon, germanium, and gallium arsenide.

命名之說(shuō)

中國(guó)半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法

       半導(dǎo)體器件型號(hào)由五部分(場(chǎng)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(hào)命名只有第三、四、五部分)組成。五個(gè)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(yǔ)拼音字母表示半導(dǎo)體器件的材料和極性。表示二極管時(shí):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(shí):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(yǔ)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(kāi)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(chǎng)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(hào)

       第五部分:用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)

       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(hào)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(gè)部分,其各部分的符號(hào)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(gè)pn結(jié)的其他器件、3-具有四個(gè)有效電極或具有三個(gè)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(huì)JEIA注冊(cè)標(biāo)志。S-表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA注冊(cè)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(chǎng)效應(yīng)管、K-N 溝道場(chǎng)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(huì)JEIA登記的順序號(hào)。兩位以上的整數(shù)-從“11”開(kāi)始,表示在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA登記的順序號(hào);不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號(hào);數(shù)字越大,越是近期產(chǎn)品。

       第五部分:用字母表示同一型號(hào)的改進(jìn)型產(chǎn)品標(biāo)志。A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號(hào)產(chǎn)品的改進(jìn)產(chǎn)品。

美國(guó)半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法

       美國(guó)晶體管或其他半導(dǎo)體器件的命名法較混亂。美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體分立器件命名方法如下:

       第一部分:用符號(hào)表示器件用途的類型。JAN-軍級(jí)、JANTX-特軍級(jí)、JANTXV-超特軍級(jí)、JANS-宇航級(jí)、(無(wú))-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(gè)pn結(jié)器件、n-n個(gè)pn結(jié)器件。

       第三部分:美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)注冊(cè)標(biāo)志。N-該器件已在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)注冊(cè)登記。

       第四部分:美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記順序號(hào)。多位數(shù)字-該器件在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記的順序號(hào)。

       第五部分:用字母表示器件分檔。A、B、C、D、┄┄-同一型號(hào)器件的不同檔別。如:JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開(kāi)關(guān)三極管,JAN-軍級(jí)、2-三極管、N-EIA 注冊(cè)標(biāo)志、3251-EIA登記順序號(hào)、A-2N3251A檔。

國(guó)際電子聯(lián)合會(huì)半導(dǎo)體型號(hào)命名方法

       德國(guó)、法國(guó)、意大利、荷蘭、比利時(shí)等歐洲國(guó)家以及匈牙利、羅馬尼亞、南斯拉夫、波蘭等東歐國(guó)家,大都采用國(guó)際電子聯(lián)合會(huì)半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法。這種命名方法由四個(gè)基本部分組成,各部分的符號(hào)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管、T-大功率晶閘管、U-大功率開(kāi)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(hào)。三位數(shù)字-代表通用半導(dǎo)體器件的登記序號(hào)、一個(gè)字母加二位數(shù)字-表示專用半導(dǎo)體器件的登記序號(hào)。

       第四部分:用字母對(duì)同一類型號(hào)器件進(jìn)行分檔。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型號(hào)的器件按某一參數(shù)進(jìn)行分檔的標(biāo)志。

       除四個(gè)基本部分外,有時(shí)還加后綴,以區(qū)別特性或進(jìn)一步分類。常見(jiàn)后綴如下:

       1.穩(wěn)壓二極管型號(hào)的后綴。其后綴的第一部分是一個(gè)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(diǎn),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(hào)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(gè)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(hào)命名法

       歐洲有些國(guó)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(hào)。

       第四部分:A、B、C┄┄-表示同一型號(hào)器件的變型產(chǎn)品。

       需突破的障礙

       在智能手機(jī)平板電腦等移動(dòng)終端市場(chǎng)的增長(zhǎng)帶動(dòng)下,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展充滿希望,當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)3000億美元左右。

       不過(guò),全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的這塊大蛋糕,中國(guó)卻沒(méi)有分享的機(jī)會(huì)。每年中國(guó)進(jìn)口的芯片數(shù)額超過(guò)了1500億美元,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求如此之大,但自我供給的能力卻不足。中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于被動(dòng)局面。要打破這一局面,需要從以下三個(gè)方面下大力氣來(lái)推動(dòng):

       第一,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整合的步伐還需加快。產(chǎn)業(yè)整合的必要性和重要性業(yè)界都已普遍意識(shí)到,不過(guò)在實(shí)際推動(dòng)中,力度卻不夠。2012年我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的整合沒(méi)有再出現(xiàn),設(shè)計(jì)企業(yè)的總數(shù)達(dá)到570家,比2011年的534家還增加了36家。產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍雖然龐大,但仍不強(qiáng)大。產(chǎn)業(yè)整合是一項(xiàng)持續(xù)跟進(jìn)的工作,業(yè)界同仁們還需要繼續(xù)發(fā)力才行。

       第二,國(guó)內(nèi)芯片與整機(jī)的聯(lián)動(dòng)需要提升緊迫感。國(guó)家“十二五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)芯片與整機(jī)的聯(lián)動(dòng),不過(guò)當(dāng)前兩者的聯(lián)動(dòng)效果卻不理想。就拿整機(jī)企業(yè)來(lái)說(shuō),2012年芯片采購(gòu)額單單聯(lián)想一家企業(yè)就達(dá)78億美元。中國(guó)有芯片企業(yè),為何國(guó)內(nèi)整機(jī)企業(yè)還要“舍近求遠(yuǎn)”?在芯片與整機(jī)的聯(lián)動(dòng)的推動(dòng)前期,不僅僅需要芯片企業(yè)與整機(jī)企業(yè)的相互信任和協(xié)同,整機(jī)企業(yè)所顧慮的聯(lián)動(dòng)中的“風(fēng)險(xiǎn)”還有待化解。如果這個(gè)“風(fēng)險(xiǎn)”僅讓整機(jī)企業(yè)承擔(dān),聯(lián)動(dòng)就無(wú)法很好地實(shí)施。

       第三,生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)。蘋果和三星前后成為10大采購(gòu)企業(yè)的老大,他們的強(qiáng)大,根源在于其生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)大。在現(xiàn)今的競(jìng)爭(zhēng)中,生態(tài)系統(tǒng)是獲勝的籌碼。對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)說(shuō),生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)還有一段很長(zhǎng)的路要走。只有建立強(qiáng)大、完善的生態(tài)系統(tǒng),才能保證企業(yè)走得更遠(yuǎn)、走得更穩(wěn)。

       當(dāng)前,對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),需要先修好“產(chǎn)業(yè)整合”、“整機(jī)與芯片聯(lián)動(dòng)”、“生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)”這三門功課。等修好這三門功課之后,在談?wù)摦a(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的宏偉目標(biāo)時(shí)就會(huì)更加胸有成竹,在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的過(guò)程中也會(huì)更加運(yùn)籌帷幄。


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