¿Por qué el dopaje pasa de metal a semiconductor?
El transistor se inventó en 1947. Los materiales semiconductores se desarrollaron como un campo material independiente. El campo de alta tecnología de la industria eléctrica carecía de parámetros característicos del material. Los materiales semiconductores conducen la electricidad de forma extremadamente sensible y con gran pureza. Los materiales semiconductores se denominan semiconductores intrínsecos y tienen una alta resistividad. Los materiales semiconductores de alta pureza están dopados con impurezas adecuadas, que reducen la resistividad del material porque la fuente de impurezas proporciona transporte de corriente conductora. Los semiconductores dopados se denominan semiconductores de impurezas, los semiconductores de impurezas se denominan semiconductores de tipo N y los semiconductores conductores de huecos de banda de valencia se denominan semiconductores de tipo P.
El contacto entre semiconductores del mismo tipo (que forman una unión PN) o las diferencias en la concentración eléctrica (o de huecos) entre semiconductores y metales crean contactos similares a barreras en los contactos de difusión. La conducción unidireccional utiliza la conducción unidireccional de unión PN para producir dispositivos semiconductores con las mismas funciones, como diodos, transistores, tiristores, etc.
Cambios en las condiciones externas (calor, luz, electricidad, magnetismo, etc.). ) no son sensibles a los materiales semiconductores externos. Fabricar diversos componentes sensibles para la conversión de información. Los parámetros característicos de los materiales semiconductores, como el ancho de banda prohibida, la resistividad, la movilidad del portador de corriente, la densidad de dislocación de la vida útil del portador de corriente desequilibrada, etc., están determinados por el estado eléctrico del semiconductor y la configuración original, lo que refleja el estado libre del precio original del material excitado Energía requerida resistividad. La movilidad del portador de corriente refleja la conductividad del material, y la vida útil del portador de corriente de no equilibrio refleja las características de relajación del portador de corriente interno en el material semiconductor desde el estado de no equilibrio hasta el estado de equilibrio bajo acción externa (luz o campo eléctrico). ). Los cristales de dislocación analizan la densidad de dislocación similar a un defecto para medir la integridad de la red de materiales semiconductores monocristalinos, mientras que los materiales semiconductores amorfos no tienen parámetros. Los parámetros característicos de los materiales semiconductores solo pueden reflejar las diferencias entre los materiales semiconductores y sus materiales no semiconductores. Más importante aún, pueden reflejar las diferencias en los valores característicos entre varios materiales semiconductores o incluso el mismo material.
Tipos de Materiales Semiconductores
Usos de Materiales Semiconductores Elementos Compuestos Semiconductores Elementos Semiconductores Los semiconductores están hechos de un solo elemento. Los principales materiales semiconductores incluyen silicio, germanio, selenio y otros silicio-germanio. Sistema binario semiconductor compuesto, sistema ternario y sistema elemental semiconductor compuesto orgánico sistema binario semiconductor compuesto III-V (arseniuro de galio, fosfuro de galio, fosfuro de indio, etc.), grupo II-VI (sulfuro de cadmio, seleniuro de cadmio, telururo de zinc, sulfuro de zinc , etc.) y compuestos IV-VI (sulfuro de plomo) IV-IV (carburo de silicio), semiconductores compuestos ternarios, principalmente soluciones sólidas ternarias, solución sólida de galio, aluminio, arsénico, solución sólida de galio, germanio, arsénico y fósforo y otros semiconductores compuestos orgánicos, naftaleno, antraceno. y el poliacrilonitrilo se encuentran en etapa de investigación.
Los materiales semiconductores líquidos amorfos externos son diferentes de los semiconductores cristalinos. Las estructuras cristalinas se preparan con una estricta disposición periódica. Los requisitos para los materiales semiconductores son los mismos que para los dispositivos semiconductores, incluido el corte, esmerilado, pulido, películas delgadas y otros materiales semiconductores de monocristales. Los requisitos para los materiales semiconductores deberían ser los mismos que para la tecnología de procesamiento. Tecnología de preparación de materiales semiconductores, purificación y preparación de monocristales, epitaxia de película delgada.
Todos los materiales semiconductores necesitan ser purificados a partir de materias primas, con un 69% de pureza y un 119% de pureza. Dos tipos de purificación mediante el cambio de grupos de sustancias se denominan purificación física. Se purifica un compuesto que es el primer cambio de otro elemento, y luego se purifica ese compuesto. Purificación física de elementos originales, evaporación al vacío, purificación regional, purificación por extracción de cristales, etc. La refinación y purificación regional utiliza principalmente la destilación para electrólisis, complejación, extracción y destilación.
Debido a cada limitación, se utilizaron varios procesos de purificación para obtener material calificado. La mayoría de los dispositivos semiconductores, obleas individuales o obleas epitaxiales de sustrato de oblea única, se utilizan como monocristales semiconductores a granel. El 80% del monocristal de silicio se utiliza para el método Czochralski fundido, y parte del monocristal de germanio se utiliza para el monocristal de antimonuro de indio. Se introduce un monocristal de silicio con un diámetro de 300 mm en un campo magnético para la extracción de cristales de Czochralski y se añade un agente de recubrimiento líquido a la superficie del crisol monocristalino de silicio de alta homogeneidad producido para la extracción de cristales controlada magnéticamente.
El método Czochralski utiliza sellado líquido y monocristales de silicio de alta pureza, como fosfuro de galio y fosfuro de indio, se utilizan para reducir la presión y el contacto fusión-fusión.
La fusión en zona horizontal se utiliza para producir una orientación horizontal del monocristal de germanio. cristales La cristalización se utiliza principalmente para preparar monocristales de arseniuro de galio, y la cristalización orientada verticalmente se utiliza para preparar varios monocristales de producción de telururo de cadmio y arseniuro de galio, seguido de la orientación del cristal, laminación, plano de referencia, corte, esmerilado, biselado y pulido. , grabado, limpieza, ensayo, embalaje y otros procesos totales o parciales. Se utiliza para proporcionar los correspondientes sustratos monocristalinos de oblea. Las películas delgadas de cristal único se denominan fase gaseosa epitaxial, fase líquida, fase sólida, epitaxia de haz, etc.
La epitaxia química en fase de vapor se utiliza principalmente en la producción industrial. Su epitaxia en fase líquida, epitaxia en fase de vapor de compuestos orgánicos metálicos, epitaxia en haz, es del mismo tipo que la deposición química de vapor y la pulverización catódica con magnetrón, y se utiliza para preparar. Películas amorfas, microcristalinas y cristalinas. Vidrio, cerámica, metal y otros sustratos.
La diferencia entre aisladores semiconductores se debe principalmente a que el ancho de banda de energía de ambos aisladores es más amplio que el de los semiconductores, lo que significa que la carga de la banda de valencia de los aisladores debe ser mayor que la de los semiconductores en para saltar a la banda de conducción. Muy pocos portadores tienen suficiente energía para entrar en la banda de conducción a temperatura ambiente. Los aislantes semiconductores intrínsecos tienen propiedades eléctricas similares. El ancho de banda de los semiconductores significa que la conductividad de los semiconductores es más fácil de controlar y cambiar.
Las propiedades eléctricas de los semiconductores puros cambian permanentemente mediante la implantación de impurezas. Dependiendo de las impurezas utilizadas para el dopaje, la conductividad del material semiconductor cambia, lo cual está estrechamente relacionado con el campo eléctrico incorporado en la unión de un semiconductor dopado con impurezas de la misma polaridad y una alta concentración de impurezas del semiconductor, lo que permite la dispositivo semiconductor para operar.
Además de cambiar permanentemente las propiedades eléctricas mediante procesos de dopaje, los semiconductores también se aplican a sus campos eléctricos para cambiar las propiedades de los materiales semiconductores. Los transistores son adecuados para su uso como componentes de circuitos. Los transistores son dispositivos semiconductores activos, dispositivos semiconductores pasivos, resistencias o condensadores, que se combinan para funcionar como microprocesadores y se utilizan en el diseño de diversos productos de circuitos integrados.
La cinta conductora reduce la energía y libera las semillas en forma de luz. Las aplicaciones comerciales básicas de los diodos emisores de luz y los láseres semiconductores son muy importantes. Por el contrario, el semiconductor absorbe la luz y el efecto fotoeléctrico excita la electricidad para producir una señal eléctrica, es decir, la fuente del fotodetector es un componente importante en el campo de las comunicaciones por fibra óptica o células solares.
Ejemplos de combinaciones de un solo elemento de energía semiconductora. Los compuestos de dos o más elementos de silicio se pueden encontrar en el compuesto semiconductor galio (GaAs) o fosfuro de aluminio, indio y galio (AlGaInP) y otras aleaciones de materiales semiconductores como el silicio. germanio Se encuentra en (SiGe) o arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs).