半導體材料的發(fā)展及應用
半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的一種物質(zhì)，下面是小編搜集整理的一篇探究半導體材料應用發(fā)展的論文范文，供大家閱讀參考。
摘 要： 自然界中的物質(zhì)，根據(jù)其導電性能的差異可劃分為導電性能良好的導體、幾乎不能導電的絕緣體和半導體，本文介紹了半導體材料的發(fā)展與應用。
關(guān)鍵詞： 半導體材料 發(fā)展 應用
自然界中的物質(zhì)，根據(jù)其導電性能的差異可劃分為導電性能良好的導體(如銀、銅、鐵等)、幾乎不能導電的絕緣體(如橡膠、陶瓷、塑料等)和半導體(如鍺、硅、砷化鎵等)。
半導體是導電能力介于導體和絕緣體之間的一種物質(zhì)。它的導電能力會隨溫度、光照及摻入雜質(zhì)的不同而顯著變化，特別是摻雜可以改變半導體的導電能力和導電類型，這是其廣泛應用于制造各種電子元器件和集成電路的基本依據(jù)。
下面就其半導體的發(fā)展與應用加以介紹。
一、半導體材料的發(fā)展
第一代半導體是“元素半導體”，典型如硅基和鍺基半導體。其中以硅基半導體技術(shù)較成熟，應用也較廣泛，一般用硅基半導體來代替元素半導體的名稱。
第二代半導體材料是化合物半導體�；衔锇雽w是以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和氮化鎵(GaN)等為代表，包括許多其它III―V族化合物半導體。這些化合物中，商業(yè)半導體器件中用得最多的是砷化鎵(GaAs)和磷砷化鎵(GaAsP)、磷化銦(InP)、砷鋁化鎵(GaAlAs)和磷鎵化銦(InGaP)。其中砷化鎵技術(shù)較成熟，應用也較廣泛。
二、半導體材料的應用
半導體材料的'早期應用：半導體的第一個應用就是利用它的整流效應作為檢波器，就是點接觸二極管(也俗稱貓胡子檢波器，即將一個金屬探針接觸在一塊半導體上以檢測電磁波)。除了檢波器之外，在早期，半導體還用來做整流器、光伏電池、紅外探測器等，半導體的四個效應都用到了。從1907年到1927年，美國的物理學家研制成功晶體整流器、硒整流器和氧化亞銅整流器。1931年，蘭治和伯格曼研制成功硒光伏電池。1932年，德國先后研制成功硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛等半導體紅外探測器，在二戰(zhàn)中用于偵測飛機和艦船。二戰(zhàn)時盟軍在半導體方面的研究也取得了很大成效，英國就利用紅外探測器多次偵測到了德國的飛機。
今天，半導體已廣泛地用于家電、通訊、工業(yè)制造、航空、航天等領(lǐng)域。1994年，電子工業(yè)的世界市場份額為6910億美元，1998年增加到9358億美元。而其中由于美國經(jīng)濟的衰退，導致了半導體市場的下滑，即由1995年的1500多億美元，下降到1998年的1300多億美元。經(jīng)過幾年的徘徊，目前半導體市場已有所回升。
三、第二代半導體材料的發(fā)展方向
當前化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下五個方面。
1.消費類光電子。光存貯、數(shù)字電視與全球家用電子產(chǎn)品裝備無線控制和數(shù)據(jù)連接的比例越來越高，音視頻裝置日益無線化。再加上筆記本電腦的普及，這類產(chǎn)品的市場為化合物半導體產(chǎn)品的應用帶來了龐大的新市場。
2.汽車光電子市場。目前汽車防撞雷達已在很多高檔車上得到了實用，將來肯定會越來越普及。汽車防撞雷達一般工作在毫米波段，所以肯定離不開砷化鎵甚至磷化銦，它的中頻部分才會用到鍺硅。由于全球汽車工業(yè)十分龐大，因此這是一個必定會并發(fā)的巨大市場。
3.半導體照明技術(shù)的迅猛發(fā)展�；诎雽w發(fā)光二極管(LED)的半導體光源具有體積小、發(fā)熱量低、耗電量小、壽命長、反應速度快、環(huán)保、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒有污染，可平面封裝、易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點，具有重大的經(jīng)濟技術(shù)價值和市場前景。特別是基于LED的半導體照明產(chǎn)品具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保優(yōu)點，在全球能源資源有限和保護環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的雙重背景下，將在世界范圍內(nèi)引發(fā)一場劃時代的照明革命，成為繼白熾燈、熒光燈之后的新一代電光源，進入到千家萬戶。目前LED已廣泛用于大屏幕顯示、交通信號燈、手機背光源等，開始應用于城市夜景美化亮化、景觀燈、地燈、手電筒、指示牌等，隨著單個LED亮度和發(fā)光效率的提高，即將進入普通室內(nèi)照明、臺燈、筆記本電腦背光源、LCD顯示器背光源等，因而具有廣闊的應用前景和巨大的商機。
4.新一代光纖通信技術(shù)。新一代的40Gbps光通信設(shè)備不久將會推向市場，代替25Gbps設(shè)備投入大量使用。而這些設(shè)備中將大量使用磷化銦、砷化鎵、鍺硅等化合物半導體集成電路。
5.移動通信技術(shù)正在不斷朝著有利于化合物半導體產(chǎn)品的方向發(fā)展。目前二代半(2.5G)技術(shù)成為移動通信技術(shù)的主流，同時正在逐漸向第三代(3G)過渡。二代半技術(shù)對功放的效率和散熱有更高的要求，這對砷化鎵器件有利。3G技術(shù)要求更高的工作頻率，更寬的帶寬和高線性，這也是對砷化鎵和鍺硅技術(shù)有利的。目前第四代(4G)的概念已明確提出來了。4G技術(shù)對手機有更高的要求。它要求手機在樓內(nèi)可接入無線局域網(wǎng)(WLAN)，即可工作到2.4GHz和5.8GHz，在室外可在二代、二代半、三代等任意制式下工作。因此這是一種多功能、多頻段、多模式的移動終端。從系統(tǒng)小巧來說，當然會希望實現(xiàn)單芯片集成(SOC)，但單一的硅技術(shù)無法在那么多功能和模式上都達到性能最優(yōu)。要把各種優(yōu)化性能的功能集成在一起，只能用系統(tǒng)級封裝(SIP)，即在同一封裝中用硅、鍺硅、砷化鎵等不同工藝來優(yōu)化實現(xiàn)不同功能，這就為砷化鎵帶來了新的發(fā)展前景。
參考文獻：
[1]章喜才主編.電工及電子技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2007.8.
[2]韓廣興主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)應用技能.北京：電子工業(yè)出版社，2008.6.
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