半导体基本概念

半导体基本概念,第1张

半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质,其电导率容易受控制,可作为信息处理的元件材料。从科技或是经济发展的角度来看,半导体非常重要。很多电子产品,如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

基本简介

半导体

顾名思义:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体(semiconductor)。

物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等,称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。

半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,单还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

基本定义

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。

半导体室温时电阻率约在10E-5~10E7欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小。

半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体(东北方言):意指半导体收音机,因收音机中的晶体管由半导体材料制成而得名。

本征半导体

不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对,均能自由移动,即载流子,它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子 - 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。

分立功率器件按照功率的大小划分为大功率半导体器件和中小功率半导体器件。具体来说,大功率晶闸管专指承受电流值在200A 以上的晶闸管产品;大功率模块则指承受电流25A 以上的模块产品;大功率IGBT、MOSFET 指电流超过50A 以上的IGBT、MOSFET 产品。

1956 年美国贝尔实验室(Bell Lab)发明了晶闸管,国际上,70 年代各种类型的晶闸管有了很大发展,80 年代开始加快发展大功率模块,同时各种大功率半导体器件在欧美日有很大的发展,90 年代IGBT 等全控型器件研制成功并开始得到应用。

在国内,60 年代晶闸管研究开始起步,70 年代研制出大功率的晶闸管,80年代以来,大功率晶闸管在中国得到很大发展,同时开始研制模块;本世纪以来,开始少量引进超大功率晶闸管(含光控晶闸管)技术;近年来国家正在逐步引进IGBT、MOSFET 技术。中国宏观经济的不断成长,带动了大功率半导体器件技术的发展和应用的不断深入。

晶闸管、模块、IGBT 的发明和发展顺应了电力电子技术发展的不同需要,是功率半导体发展历程中不同时段的重要标志产品,他们的应用领域、应用场合大部分不相同,小部分有交叉。在技术不断发展和工艺逐步改善的双重推动下,[1]大功率半导体器件将向着高电压、大电流、高频化、模块化、智能化的方向发展。在10Khz 以下、大功率、高电压的场合,大功率晶闸管和模块具有很强的抗冲击能力及高可靠性而占据优势,同时又因成本较低、应用简单而易于普及。在10Khz 以上、中低功率场合,IGBT、MOSFET 以其全控性、适用频率高而占据优势。

一、半导体龙头股有:

1.士兰微600460:半导体龙头股。2013年,士兰微电子成功推出了多款智能功率模块(IPM)系列产品,已在多个领域通过了客户的严格测试并导入量产。同时,在IGBT等功率器件成品的推广上取得成效,产品开始进入品牌客户及特定的应用领域(如电焊机、变频电机等市场)。此外,士兰微电子在MEMS传感器的开发上取得进展,加速度计开始导入批量生产,磁传感器也进入客户验证阶段。

2.长电科技600584:半导体龙头股。2018年11月28日公告,拟剥离分立器件自销业务相关资产,将所持有的江阴新顺微电子有限公司75%股权、深圳长电科技有限公司80.67%股权及为承接公司本部分立器件自销业务而新设的全资子公司江阴新申弘达半导体销售有限公司100%股权出售给上海半导体装备材料产业投资基金合伙企业(有限合伙)、北京华泰新产业成长投资基金(有限合伙)等交易对方。

3.三安光电600703:半导体龙头股。公司集成电路业务主要生产砷化镓半导体芯片及氮化镓高功率半导体芯片产品,砷化镓半导体器件主要应用于通讯领域,尤其在手机、无线网络、光纤通讯、汽车雷达、卫星通信、物联网及可穿戴设备等行业具有极大的市场需求。

4.闻泰科技600745:半导体龙头股。安世半导体计划18亿元投资先进封装项目。

二、半导体概念股其他的还有:

1. 深科技000021:在集成电路半导体封装测试领域,公司是集成电路零件封装和测试服务制造商,拥有行业领先的高端封装技术能力,尤其在存储器DRAM方面具备世界最新一代的产品封测技术,为国内最大的独立DRAM内存芯片封装测试企业,也是国内为数不多的能够实现封装测试技术自主可控的内资企业。

2. 方大集团000055:公司2012年已停止半导体照明(LED)氮化镓外延片及芯片产品生产。

3. 皇庭国际000056:拟收购德兴市意发功率半导体的股权。意发功率主要从事功率半导体器件及智能功率控制器件的设计、制造及销售,具备从芯片设计、晶圆制造到模组设计一体化的能力。

4. 深圳华强000062:公司完成了对芯斐电子50%股权的收购,芯斐电子是国内知名的主动类电子元器件代理及技术方案提供商,在汽车电子、车联网、智慧城市及安防、智能手机等多领域提供一站式服务;同时兼具半导体产品设计能力。

5. 中国长城000066:我国半导体激光隐形晶圆切割技术取得实质性重大突破,相关装备依赖进口的局面将打破。

半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。

无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。

扩展资料:

半导体是指一种导电性可控,范围从绝缘体到导体之间的材料。从科学技术和经济发展的角度 来看,半导体影响着人们的日常工作生活,直到20世纪30年代这一材料才被学界所认可。

半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。

新型半导体材料在工业方面的应用越来越多。新型半导体材料表现为其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用。目前我国半导体材料在这方面的发展背景来看,应该在很大程度上去提高超高亮度,红绿蓝光材料以及光通信材料,在未来的发展的主要研究方向上,同时要根据市场上,更新一代的电子器件以及电路等要求进行强化,将这些光电子结构的材料,在未来生产过程中的需求进行仔细的分析和探讨,然后去满足未来世界半导体发展的方向,我们需要选择更加优化的布点,然后做好相关的开发和研究工作,这样将各种研发机构与企业之间建立更好的沟通机制就可以在很大程度上实现高温半导体材料,更深一步的开发和利用。

参考资料:百度百科-半导体


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