半导体历史发展有哪些

半导体历史发展有哪些,第1张

半导体的发现实际上可以追溯到很久以前。

1833年,英国科学家电子学之父法拉第最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属,一般情况下,金属的电阻随温度升高而增加,但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。

这是半导体现象的首次发现。

不久,1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发现的半导体的第二个特征。

1873年,英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应,(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。

同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

扩展资料:

人物贡献:

1、英国科学家法拉第(MIChael Faraday,1791~1867)

在电磁学方面拥有许多贡献,但较不为人所知的,则是他在1833年发现的其中一种半导体材料。

硫化银,因为它的电阻随着温度上升而降低,当时只觉得这件事有些奇特,并没有激起太大的火花;

然而,今天我们已经知道,随着温度的提升,晶格震动越厉害,使得电阻增加,但对半导体而言,温度上升使自由载子的浓度增加,反而有助于导电,这也是半导体一个非常重要的物理性质。

2、德国的布劳恩(Ferdinand Braun,1850~1918)。

注意到硫化物的电导率与所加电压的方向有关,这就是半导体的整流作用。

但直到1906年,美国电机发明家匹卡(G. W. PICkard,1877~1956),才发明了第一个固态电子元件:无线电波侦测器(cat’s whisker),它使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能,来侦测无线电波。

在整流理论方面,德国的萧特基(Walter Schottky,1886~1976)在1939年,于「德国物理学报」发表了一篇有关整流理论的重要论文,做了许多推论,他认为金属与半导体间有能障(potential barrier)的存在,其主要贡献就在于精确计算出这个能障的形状与宽度。

3、布洛赫(Felix BLOCh,1905~1983)

在这方面做出了重要的贡献,其定理是将电子波函数加上了周期性的项,首开能带理论的先河。

另一方面,德国人佩尔斯(Rudolf Peierls, 1907~ ) 于1929年,则指出一个几乎完全填满的能带,其电特性可以用一些带正电的电荷来解释,这就是电洞概念的滥觞;

他后来提出的微扰理论,解释了能隙(Energy gap)存在。

PN接面二极体(PN Diode) 利用半导体中PN接合的整流性质,是最基本的半导体二极体。细节请参照PN接面的条目。 肖特基二极体(Schottky Barrier Diode) 利用金属和半导体二者的接合面的'肖特基效应'的整流作用。由於顺向的切入电压较低,导通回复时间也短,适合用於高频率的整流。一般而言漏电流较多,突波耐受度较低。也有针对此缺点做改善的品种推出。 稳压二极体(Reference Diode)(常用称法:齐纳二极体(Zener Diode)) 被施加反方向电压的场合,超过特定电压时发生的逆向击穿电压随逆向电流变化很小,具有一定的电压稳定能力。利用此性质做成的元件被用於电压基准。藉由掺杂物的种类、浓度,决定击穿电压(破坏电压)。其顺向特性与一般的二极体相同。 恒流二极体(或称定电流二极体,CRD、Current Regulative Diode,Constant Current Diode) 被施加顺方向电压的场合,无论电压多少,可以得到一定的电流的元件。通常的电流容量在1~15mA的范围。虽然被称为二极体,但是构造、动作原理都与接合型电场效应电晶体相似。 变容二极体(Variable Capacitance Diode、Varactor Diode) 施加逆向电压的场合,二极体PN接合的空乏层厚度会因电压不同而变化,产生静电容量(接合容量)的变化,可当作由电压控制的可变电容器使用。没有机械零件所以可靠度高,广泛应用於压控振汤器(VCO)或可变电压滤波器,也是电视接收器和行动电话不可缺少的零件。 发光二极体(Light-Emitting Diode,LED) 可以发光的二极体。由发光种类与特性又有红外线二极体、各种颜色的可见光二极体、紫外线二极体等。 雷射二极体(Laser Diode) 当LED产生的光是频宽极窄的同调光(Coherent Light)时,则称为雷射二极体。 光电二极体(Photo Diode) 光线射入PN接面,P区电洞、N区电子大量发生,产生电压(光电效应)。藉由测量此电压或电流,可作为光感应器使用。有PN、PIN、萧特基、APD等类型。太阳电池也是利用此种效应。 隧道二极体(Tunnel Diode)、江崎二极体(Esaki Diode)、透纳二极体 由日本人江崎玲於奈於1957年发明。是利用量子穿隧效应的作用,会出现在一定偏压范围内顺向电压增加时流通的电流量反而减少的「负电阻」的现象。这是最能耐受核辐射的半导体二极体。 PIN二极体(P-intrinsic-N Diode) PN之间一层高电阻的半导体层,使少数载子的积蓄效果增加,逆回复时间也较长。利用顺向偏压时高频率讯号较容易通过的性质,用于天线的频带切换以及高频率开关。 耿效应二极体(Gunn Diode) 应用于低功率微波振荡器电路。 二极真空管 气体放电管整流器 针状电极和平板电极相向接近尖端放电。若把针状电极当做负极,比较低的电压就会开始放电。利用这样的性质来做当作整流器。 点接触二极体 用钨之类的金属针状电极与N型半导体的表面接触,此构造的特徵是寄生电容非常小。采用於锗质二极体和耿效应二极体。矿石收音机中使用的矿石检波器也是一种点接触二极体。 交流二极体(DIAC)、突波保护二极体、双向触发二极体 当施加超过规定电压(Break Over电压,VBO)的电压会开始导通使得端子之间的电压降低的双方向元件。用於电路的突波保护上。另,虽被称为二极体,实际的构造、动作原理都应归类为闸流管/矽控整流器整流器(thyristor/SCR)的复杂分类中。 非线性电阻器(英文:Varistor,日文:バリスタ) 若超过一定电压,电阻就会降低。是保护电路受到突波电压伤害的双向元件。通常由二氧化锌的烧结体颗粒制成,当作非线性电阻使用。虽然一般认为它的作用应是由内部众多金属氧化物颗粒间的萧特基接面二极体效应而产生,但对外并不呈现二极体的特性,因此平常并不列在二极体分类之中。

这是特基二极管的结构造成的,肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且因为反向漏电流较大,所以耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合 。


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