请大家介绍一两种新型半导体器件的工作原理及应用，我要写专业导论，1500字左右的小型的。

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晶体二极管

晶体二极管的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端（P型半导体那边）接电源的正极而另一端接负极时，空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄，电流很快上升。如果把电源的方向反过来接，则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚，同时电流被限制在一个很小的饱和值内(称反向饱和电流)。因此，PN结具有单向导电性。此外，PN结的偶极层还起一个电容的作用，这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时，偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种应用领域内制成的二极管有：整流二极管、检波二极管、变频二极管、变容二极管、开关二极管、稳压二极管（曾讷二极管）、崩越二极管（碰撞雪崩渡越二极管）和俘越二极管（俘获等离子体雪崩渡越时间二极管）等。此外，还有利用PN结特殊效应的隧道二极管，以及没有PN结的肖脱基二极管和耿氏二极管等。

双极型晶体管

它是由两个PN结构成，其中一个PN结称为发射结，另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在应用时，发射结处于正向偏置，集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里，这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流，只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数?。在共发射极电路中，微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化，这就是双极型晶体管的电流放大效应。双极型晶体管可分为NPN型和PNP型两类。

场效应晶体管

它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻（简称场效应），使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。

根据栅的结构,场效应晶体管可以分为三种：

①结型场效应管(用PN结构成栅极)；

②MOS场效应管（用金属-氧化物－半导体构成栅极,见金属－绝缘体－半导体系统）；

③MES场效应管（用金属与半导体接触构成栅极）其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模集成电路的发展中,MOS大规模集成电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波晶体管上。

在MOS器件的基础上,最近又发展出一种电荷耦合器件 (CCD)，它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息，控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等；配上光电二极管列阵，可用作摄像管。

集成电路

把晶体二极管、三极管以及电阻电容都制作在同一块硅芯片上，称为集成电路。一块硅芯片上集成的元件数小于 100个的称为小规模集成电路，从 100个元件到1000 个元件的称为中规模集成电路，从1000 个元件到100000 个元件的称为大规模集成电路，100000 个元件以上的称为超大规模集成电路。集成电路是当前发展计算机所必需的基础电子器件。许多工业先进国家都十分重视集成电路工业的发展。近十年来集成电路的集成度以每年增加一倍的速度在增长。目前每个芯片上集成256千位的MOS随机存储器已研制成功，正在向1兆位 MOS随机存储器探索。

半导体射线探测器

最初约年研究核射线在晶体上作

用, 表明射线的存在引起导电现象。但是, 由

于测得的幅度小、存在极化现象以及缺乏合适

的材料, 很长时间以来阻碍用晶体作为粒子探

测器。就在这个时期, 气体探测器象电离室、

正比计数器、盖革计数器广泛地发展起来。

年, 范· 希尔顿首先较实际地讨论了

“ 传导计数器” 。在晶体

上沉积两个电极, 构成一种固体电离室。为分

离人射粒子产生的载流子, 须外加电压。许多

人试验了各种各样的晶体。范· 希尔顿和霍夫

施塔特研究了这类探测器的主要性质, 产生一

对电子一空穴对需要的平均能量, 对射线作用

的响应以及电荷收集时间。并看出这类探测器

有一系列优点由于有高的阻止能力, 人射粒

子的射程小硅能吸收质子, 而

质子在空气中射程为, 产生一对载

流子需要的能量比气体小十倍, 在产生载流子

的数目上有小的统计涨落, 又比气体计数器响

应快。但是, 尽管霍夫施塔特作了许多实验,

使用这种探侧器仍受一些限制, 像内极化效应

能减小外加电场和捕捉载流子, 造成电荷收集

上的偏差。为了避免捕捉载流子, 需外加一个

足够强的电场。结果, 在扩散一结, 或金属

半导体接触处形成一空间电荷区。该区称为耗

尽层。它具有不捕捉载流子的性质。因而, 核

射线人射到该区后, 产生电子一空穴载流子

对, 能自由地、迅速向电极移动, 最终被收

集。测得的脉冲高度正比于射线在耗尽层里的

能量损失。要制成具有这种耗尽层器件是在

年以后, 这与制成很纯、长寿命的半导体

材料有关。

麦克· 凯在贝尔电话实验室, 拉克· 霍罗威

茨在普杜厄大学首先发展了这类探测器。

年, 麦克· 凯用反偏锗二极管探测“ 。的粒

子, 并研究所产生的脉冲高度随所加偏压而

变。不久以后, 拉克· 霍罗威茨及其同事者测

量一尸结二极管对。的粒子, “ , 的刀

粒子的反应。麦克· 凯进行了类似的实验, 得

到计数率达, 以及产生一对空穴一电子对

需要的能量为土。。麦克· 凯还观察到,

加于硅、锗一结二极管的偏压接近击穿电压

时, 用一粒子轰击, 有载流子倍增现象。在普

杜厄大学, 西蒙注意到用粒子轰击金一锗二

极管时产生的脉冲。在此基础上, 迈耶证实脉

冲幅度正比于人射粒子的能量, 用有效面积为

二“ 的探测器, 测。的粒子, 得到的分

辨率为。艾拉佩蒂安茨研究了一结二极

管的性质, 载维斯首先制备了金一硅面垒型探

测器。

年以后, 许多人做了大量工作, 发表

了广泛的著作。沃尔特等人讨论金一锗面垒型

探测器的制备和性质, 制成有效面积为“ 的

探测器, 并用探测器, 工作在,

测洲的粒子, 分辨率为。迈耶完成一

系列锗、硅面垒型探测器的实验用粒子轰

击。年, 联合国和欧洲的一些实验室,

制备和研究这类探测器。在华盛顿、加丁林堡、

阿什维尔会议上发表一些成果。如一结和面

垒探测器的电学性质, 表面状态的影响, 减少

漏电流, 脉冲上升时间以及核物理应用等等。

这种探测器的发展还与相连的电子器件有很大

关系。因为, 要避免探测器的输出脉冲高度随

所加偏压而变, 需一种带电容反馈的电荷灵敏

放大器。加之, 探测器输出信号幅度很小, 必

需使用低噪声前置放大器, 以提高信噪比。为

一一满足上述两个条件, 一般用电子管或晶体管握

尔曼放大器, 线幅贡献为。在使用场效

应晶体管后, 进一步改善了分辨率。

为了扩大这种探测器的应用, 需增大有效

体积如吸收电子需厚硅。采用

一般工艺限制有效厚度, 用高阻硅、高反偏压

获得有效厚度约, 远远满足不了要求。因

此, 年, 佩尔提出一种新方法, 大

大推动这种探测器的发展。即在型半导体里

用施主杂质补偿受主杂质, 能获得一种电阻率

很高的材料虽然不是本征半导体。因为铿

容易电离, 铿离子又有高的迁移率, 就选铿作

为施主杂质。制备的工艺过程大致如下先把

铿扩散到型硅表面, 构成一结构, 加上反

向偏压, 并升温, 锉离

一

子向区漂移, 形成

一一结构, 有效厚度可达。这种探测器

很适于作转换电子分光器, 和多道幅度分析器

组合, 可研究短寿命发射, 但对卜射线的效

率低, 因硅的原子序数低。为克服这一

点, 采用锉漂移入锗的方法锗的原子序数为

。年, 弗莱克首先用型锗口,

按照佩尔方法, 制成半导体探测器,

铿漂移长度为, 测‘“ 、的的

射线, 得到半峰值宽度为

直到年以前, 所有的探测器都是平面

型, 有效体积受铿通过晶体截面积到“

和补偿厚度的限制获得补偿厚度约, 漂

移时间要个月, 因此, 有效体积大于到

” 是困难的。为克服这种缺点, 进一步发

展了同轴型探测器。年, 制成高分辨率大

体积同轴探测器。之后, 随着电子工

业的发展而迅速发展。有效体积一般可达几十

“ , 最大可达一百多“ , 很适于一、一射

线的探测。年以后广泛地用于各个部门。

最近几年, 半导体探测器在理论研究和实际应

用上都有很大发展。

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