Halbleiter-Materialien
Ermöglicht Geräte der nächsten Generation mit hoher Reinheit und Zuverlässigkeit
Halbleiter-Materialien
Halbleiter, bezieht sich auf die Raumtemperatur Leitfähigkeit zwischen dem Leiter und Isolator zwischen dem Material, es hat spezifische elektrische und physikalische Eigenschaften, diese Eigenschaften machen die Halbleiter-Gerät Schaltung hat eine einzigartige Leistung, eines der Merkmale der Dotierung Prozess kann verwendet werden, um ein bestimmtes Element hinzufügen, um zu ändern und zu steuern, ihre elektrischen Eigenschaften, kann als eine Komponente Material für die Informationsverarbeitung verwendet werden.
Intrinsische Halbleiter bezieht sich auf diese sehr reinen einkristallinen Halbleiter, die Herstellung von Halbleitermaterialien erfordert eine sehr hohe Reinheit, in der Regel bis zu 99,9999999%(9N). Diese Materialien treten in ihrer physikalischen Struktur als Einkristalle auf. Einkristallines Silizium (Si) und einkristallines Germanium (Ge) sind die am häufigsten verwendeten Halbleitermaterialien.
Durch die Dotierung von intrinsischen Halbleitern mit Spuren von Verunreinigungen (ein Prozess, der als Dotierung bezeichnet wird), können wir die Leitfähigkeit eines Halbleiters erheblich verändern. Der intrinsische Halbleiter, der dotiert wurde, wird als Störstellen-Halbleiter bezeichnet. Je nach Art der dotierten Verunreinigung (hauptsächlich drei- oder fünfwertige Elemente) werden Halbleiter in zwei große Kategorien unterteilt: p-Typ und n-Typ.
N-Typ-Halbleiter
N-Typ-Halbleiter werden durch Dotierung von intrinsischen Halbleitern, wie Silizium, mit fünfwertigen Elementen wie Phosphor P, Arsen As und Antimon Sb hergestellt. Diese Elemente haben ein Valenzelektron mehr als Silizium und liefern zusätzliche freie Elektronen.
Hauptmerkmale:
Dotierte Elemente: Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb), usw.
Überschüssige freie Elektronen (negative Ladungsträger)
Erhöhung der Anzahl freier Elektronen, Erhöhung der Leitfähigkeit
Die Stromrichtung wird hauptsächlich durch die Bewegung der Elektronen bestimmt
P-Typ-Halbleiter
P-Typ-Halbleiter werden durch Dotierung von intrinsischen Halbleitern mit dreiwertigen Elementen wie Bor B, Aluminium Al und Gallium Ga hergestellt. Diese Elemente haben ein Valenzelektron weniger als Silizium und hinterlassen Löcher im Gitter.
Hauptmerkmale:
Dotierende Elemente: Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), etc.
Löcher (positive Ladungsträger)
Löcher als Ladungsträger, die an der Leitfähigkeit beteiligt sind
Die Stromrichtung wird hauptsächlich durch die Bewegung der Löcher bestimmt
Klassifizierung von Halbleitern:
Elementare Halbleiter
Silizium (Si): das am weitesten verbreitete Material, das mehr als 90% der Halbleiterindustrie ausmacht und in integrierten Schaltkreisen, Solarzellen usw. verwendet wird.
Germanium (Ge): das Hauptmaterial der frühen Halbleiterbauelemente, das heute in Hochfrequenzschaltungen und infrarotoptischen Geräten verwendet wird.
Verbindungshalbleiter
III-V-Verbindungen: wie Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), mit hoher Elektronenbeweglichkeit, geeignet für Hochfrequenzkommunikation, optoelektronische Geräte (Laser, LEDs).
Breitband-Halbleiter:
Siliziumkarbid (SiC): hochtemperatur- und hochspannungsbeständig, wird in Elektrofahrzeugen und in der Leistungselektronik verwendet.
Galliumnitrid (GaN): hervorragende Hochfrequenzleistung, wird in 5G-Basisstationen und Schnellladegeräten verwendet.
II-VI-Verbindungen: wie Cadmiumtellurid (CdTe), Zinksulfid (ZnS), werden hauptsächlich in Infrarotdetektoren und im Photovoltaikbereich verwendet.
Materialeigenschaften und Anwendungen
Generative Klassifizierung von Halbleitermaterialien
| Generation | Repräsentative Materialien | Eigenschaften | Typische Anwendungen |
|---|---|---|---|
| 1. Generation | Silizium (Si), Germanium (Ge) | Ausgereift und gut etabliert Geringe Kosten Einfache Verarbeitung Mäßige Wärmeleitfähigkeit | Integrierte Schaltungen (ICs) Transistoren Dioden Allgemeine Elektronik |
| 2. Generation | Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP) | Hohe Elektronenbeweglichkeit Hochfrequenzleistung Gut für Optoelektronik Höhere Produktionskosten | RF Kommunikation Mikrowellengeräte Photodetektoren GPS Navigation |
| 3. Generation | Galliumnitrid (GaN), Siliziumkarbid (SiC), Zinkoxid (ZnO), Zinkselenid (ZnSe) | Breite Bandlücke Hohe Durchbruchspannung Hohe Wärmeleitfähigkeit Hochfrequenz, hoher Wirkungsgrad Hohe Temperaturtoleranz | 5G-Basisstationen Elektrofahrzeuge Laser Leistungselektronik (IGBT/MOSFET) |
| 4. Generation | Gallium-Oxid (Ga2O3), Diamant (C), Aluminiumnitrid (AlN), Bornitrid (BN) | Ultrabreite Bandlücke Hohe Ladungsträgerbeweglichkeit Hohe Durchbruchfeldstärke Aufstrebend und in Entwicklung | Hochspannungsgeräte der nächsten Generation Luft- und Raumfahrt Elektronik für extreme Umgebungen (Strahlung/Hochtemperatur) |
ULPMAT verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Halbleitermaterialien, modernste Produktionsanlagen und bewährtes Know-how. Wir sind bestrebt, hochleistungsfähige, hochmoderne Materialien zu liefern, die Ihre speziellen Anforderungen erfüllen.
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