Posted by در این پست، نیمه هادی ها و انواع شان را معرفی می کنیم.
گروههای مواد نیمه هادی
رایج ترین مواد نیمه هادی، جامدهای غیرارگانیک کریستالی هستند. این مواد معمولا بر اساس مکان یا گروه شان در جدول تناوبی دسته بندی می شوند. این گروهها توسط الکترون ها در اوربیت بیرونی عناصر خاص تعیین می شوند.
درحالیکه بیشتر نیمه هادی های استفاده شده غیرارگانیک هستند، تعداد رو به رشدی از مواد ارگانیک هم مورد بررسی و استفاده هستند.
نکته: پراستفاده ترین نیمه هادی سیلیکون و پس از آن گالیوم آرسناید است.
لیست مواد نیمه هادی ها
انواع بسیار مختلف زیادی از مواد نیمه هادی وجود دارد که می توانند در وسایل الکترونیکی استفاده شوند. هر یک مزایا، معایب و نواحی خودش را دارد که می تواند برای ارائه بهترین عملکرد استفاده شود.
| ماده | نماد شیمایی | گروه | جزئیات |
| ژرمانیوم | Ge | IV | این نوع نیمه هادی در بسیاری از قطعات اولیه استفاده می شد از دیودهای آشکارساز رادار تا اولین ترانزیستورها. دیودها، راسانایی معکوس و ضریب دمای بالاتری نشان می دهند که به این معنی است که ترانزیستورهای اولیه می توانستند از اختلال گرمایی رنج ببرند. همچنین تحرک پذیری حامل شارژ بهتری نسبت به سیلیکون ارائه می کند و بنابراین برای برخی وسایل RF استفاده می شود. امروزه به طور گسترده ای استفاده نمی شود چون مواد نیمه هادی بهتری در دسترس هستند. |
| سیلیکون | S | IV | سیلیکون رایج ترین محبوب ترین نوع ماده نیمه هادی است. مزیت اصلی اش این است که راحت تولید می شود و مشخصه های الکتریکی و مکانیکی عمومی خوبی می دهد. مزیت دیگرش این است که زمانی که برای مدارهای مجتمع استفاده می شود اکسید سیلیکون با کیفیت بالایی را شکل می دهد که برای لایه های عایق سازی بین عناصر اکتیو مختلف IC استفاده می شود. |
| گالیوم آرسناید | GaAs | III-V | گالیوم آرسناید دومین ماده نیمه هادی رایج پس از سیلیکون است. عمدتا در وسایل RF با عملکرد بالا استفاده می شود جایی که تحرک پذیری بالای الکترون استفاده می شود. همچنین به عنوان زیرلایه برای دیگر نیمه های III-V نیز استفاده می شود، برای مثال InGaAs و GaInNAs. با این وجود، ماده ای بسیار شکننده است و تحرک پذیری حفره پایین تری نسبت به سیلیکون دارد که کاربردهایی مانند ترانزیستورهای CMOS نوع P را غیرممکن می سازد. همچنین تولیدش نسبتا دشوار است و این باعث افزایش هزینه های وسایل GaAs می گردد. |
| کاربید سیلیسیوم | SiC | IV | کاربید سیلیسیوم در چندین کاربرد استفاده می شود. معمولا در وسایل قدرت استفاده می شود جایی که اتلاف ها به شدت پایین هستند و دماهای کاری می توانند بالاتر از دماهای کاری وسایل سیلیکونی باشند. کاربید سیلیسیوم قابلیت شکستی دارد که حدود 10 برابر خود سیلیکون است. شکل های کاربید سیلیسیوم ، انواع ماده نیمه هادی بودند که با برخی شکل های اولیه LED های زرد و آبی استفاده می شدند. |
| گالیوم نیترید | GaN | III-V | این نواع ماده نیمه هادی شروع به استفاده شدن در ترانزیستورهای ماکرویو کرده است جایی که دماها و توان های بالا لازم است. همچنین در برخی IC های ماکرویو استفاده می شود. GaN به سختی دوپینگ می شود که نواحی نوع P بدهد و همچنین نسبت به ESD حساس است، اما نسبت به تابش یونیزه نسبتا غیرحساس است. در برخی LED های آبی استفاده شده است. |
| گالیوم فسفین | GaP | III-V | این نوع ماده نیمه هادی به کاربردهای زیادی در تکنولوژی LED ورود کرده است. در بسیاری از LED های اولیه با روشنایی پایین تا متوسط که انواعی از رنگ ها را بر اساس اضافه کردن دوپنت های دیگر تولید می کنند. گالیوم فسفین خالص، نور سبز تولید می کند، نیتروژن دوپینگ شده، زرد-سبز منتشر می کند، دوپینگ شده با ZnO قرمز منتشر می کند. |
| کادمیوم سولفید | CdS | II-VI | در فوتو رزیستورها و همچنین سلول های خورشیدی استفاده می شود. |
| سولفید سرب | PbS | IV-VI | این نیمه هادی که به عنوان galena معدنی استفاده می شود، در آشکارسازهای رادیویی بسیار اولیه به نام ” Cat’s Whiskers” استفاده می شد جایی که تماسی نقطه ای با سیم tin روی گالنا ایجاد می شد برای ارائه یکسوسازی سیگنال ها. |