Colecții

Tipuri de materiale semiconductoare "Grupuri și clasificări

Tipuri de materiale semiconductoare

Există multe tipuri diferite de material semiconductor.

Aceste tipuri diferite de semiconductori au proprietăți ușor diferite și se pretează la aplicații diferite în diferite forme de dispozitive semiconductoare.

Unele pot fi aplicabile pentru aplicații standard de semnal, altele pentru amplificatoare de înaltă frecvență, în timp ce alte tipuri pot fi aplicabile pentru aplicații de alimentare și medii dure sau altele pentru aplicații cu emisie de lumină. Toate aceste aplicații diferite tind să utilizeze diferite tipuri de materiale semiconductoare.

Tipuri / clasificări de semiconductori

Există două grupuri de bază sau clasificări care pot fi utilizate pentru a defini diferitele tipuri de semiconductori:

  • Material intrinsec: Un tip intrinsec de material semiconductor realizat pentru a fi foarte pur chimic. Ca urmare, are un nivel de conductivitate foarte scăzut, având un număr foarte mic de purtători de sarcină, și anume găuri și electroni, pe care îi posedă în cantități egale.
  • Material extrinsec: Tipurile de semiconductori extrinisc sunt acelea în care s-a adăugat o cantitate mică de impuritate la materialul intrinsec de bază. Acest „dopaj” folosește un element dintr-un grup de tabel periodic diferit și în acest fel va avea mai mult sau mai puțini electroni în banda de valență decât semiconductorul în sine. Acest lucru creează fie un exces, fie o lipsă de electroni. În acest fel sunt disponibile două tipuri de semiconductori: Electronii sunt purtători încărcați negativ.
    • Tip N: Un material semiconductor de tip N are un exces de electroni. În acest fel, electronii liberi sunt disponibili în rețele și mișcarea lor generală într-o direcție sub influența unei diferențe de potențial are ca rezultat un flux de curent electric. Acest lucru într-un semiconductor de tip N, purtătorii de sarcină sunt electroni.
    • Tip P: Într-un material semiconductor de tip P există o lipsă de electroni, adică există „găuri” în rețeaua de cristal. Electronii se pot deplasa dintr-o poziție goală în alta și în acest caz se poate considera că găurile se mișcă. Acest lucru se poate întâmpla sub influența unei diferențe de potențial și găurile pot fi văzute curgând într-o singură direcție, rezultând un flux de curent electric. De fapt, este mai greu să se miște găurile decât să se miște electronii liberi și, prin urmare, mobilitatea găurilor este mai mică decât cea a electronilor liberi. Găurile sunt purtători încărcați pozitiv.

Grupuri de materiale semiconductoare

Cele mai frecvent utilizate materiale semiconductoare sunt solide anorganice cristaline. Aceste materiale sunt adesea clasificate în funcție de poziția sau grupul lor în cadrul tabelului periodic. Aceste grupuri sunt determinate de electronii din orbita exterioară a anumitor elemente.

În timp ce majoritatea materialelor semiconductoare utilizate sunt anorganice, un număr tot mai mare de materiale organice sunt, de asemenea, investigate și utilizate.

Lista materialelor semiconductoare

Există multe tipuri diferite de materiale semiconductoare care pot fi utilizate în cadrul dispozitivelor electronice. Fiecare are propriile sale avantaje, dezavantaje și zone în care poate fi folosit pentru a oferi performanțe optime.


MaterialSimbol chimic
/ formulă
grupDetalii
GermaniuGEIVAcest tip de material semiconductor a fost utilizat în multe dispozitive timpurii, de la diode de detecție radar la primii tranzistori. Diodele arată o conductivitate inversă mai mare și un coeficient de temperatură mai mare, ceea ce înseamnă că tranzistorii timpurii ar putea suferi de fugă termică. Oferă o mobilitate mai bună a purtătorului de încărcare decât siliciu și, prin urmare, este utilizat pentru unele dispozitive RF. Nu sunt la fel de utilizate în zilele noastre pe cât sunt disponibile materiale semiconductoare mai bune.
SiliciuSIVSiliciul este cel mai utilizat tip de material semiconductor. Avantajul său major este că este ușor de fabricat și oferă bune proprietăți electrice și mecanice generale. Un alt avantaj este că atunci când este utilizat pentru circuite integrate, acesta formează oxid de siliciu de înaltă calitate, care este utilizat pentru straturi de izolație între diferite elemente active ale CI.
Arsenid de galiuGaAsIII-VArsenura de galiu este al doilea tip de semiconductor cel mai utilizat după siliciu. Este utilizat pe scară largă în dispozitivele RF de înaltă performanță unde este utilizată mobilitatea sa ridicată a electronilor. De asemenea, este utilizat ca substrat pentru alți semiconductori III-V, de ex. InGaAs și GaInNAs. Cu toate acestea, este un material fragil și are o mobilitate mai mică a găurilor decât Silicon, ceea ce face ca aplicații precum tranzistoarele CMOS de tip P să nu fie fezabile. De asemenea, este relativ dificil de fabricat și acest lucru crește costurile dispozitivelor GaAs.
Carbură de siliciuSicIVCarbura de siliciu găsește utilizări într-o serie de aplicații. Este adesea utilizat în dispozitivele de alimentare în care pierderile sale sunt semnificativ mai mici și temperaturile de funcționare pot fi mai mari decât cele ale dispozitivelor pe bază de siliciu. Carbura de siliciu are o capacitate de defalcare care este de aproximativ zece ori mai mare decât cea a siliciului în sine. Formele de carbură de siliciu au fost tipuri de material semiconductor care au fost utilizate cu unele forme timpurii de LED-uri galbene și albastre.
Nitrură de galiuGaNIII-VAcest tip de material semiconductor începe să fie mai răspândit în tranzistoarele cu microunde unde sunt necesare temperaturi și puteri ridicate. De asemenea, este utilizat în unele circuite integrate cu microunde. GaN este greu de drogat pentru a da regiuni de tip p și este, de asemenea, sensibil la ESD, dar relativ insensibil la radiațiile ionizante. A fost folosit în unele LED-uri albastre.
Fosfura de galiuDecalajIII-VAcest material semiconductor a găsit multe utilizări în cadrul tehnologiei LED. A fost utilizat în multe LED-uri cu luminozitate mică sau medie timpurie, producând o varietate de culori dependente de adăugarea altor dopanți. Fosfura de galiu pur produce o lumină verde, dopată cu azot, emite galben-verde, dopată cu ZnO emite roșu.
Sulfură de cadmiuCdSII-VIFolosit în fotorezistoare și, de asemenea, în celule solare.
Sulfură de plumbPbSIV-VIFolosit ca galena minerală, acest material semiconductor a fost utilizat în detectoarele radio foarte timpurii cunoscute sub numele de „Pisicile pisicii”, unde s-a făcut un contact punct cu firul de staniu pe galena pentru a asigura rectificarea semnalelor.


Priveste filmarea: Airsoft6: Tipurile replicilor de airsoft - Explicatie (Octombrie 2021).