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Halbleitermaterialtypen "Gruppen & Klassifikationen

Halbleitermaterialtypen

Es gibt viele verschiedene Arten von Halbleitermaterial.

Diese verschiedenen Halbleitertypen haben leicht unterschiedliche Eigenschaften und eignen sich für unterschiedliche Anwendungen in verschiedenen Formen von Halbleiterbauelementen.

Einige sind möglicherweise für Standardsignalanwendungen geeignet, andere für Hochfrequenzverstärker, während andere Typen für Leistungsanwendungen und raue Umgebungen oder andere für lichtemittierende Anwendungen geeignet sind. All diese unterschiedlichen Anwendungen neigen dazu, unterschiedliche Arten von Halbleitermaterialien zu verwenden.

Halbleitertypen / Klassifikationen

Es gibt zwei grundlegende Gruppen oder Klassifikationen, mit denen die verschiedenen Halbleitertypen definiert werden können:

  • Eigenes Material: Ein intrinsisches Halbleitermaterial, das chemisch sehr rein ist. Infolgedessen besitzt es ein sehr niedriges Leitfähigkeitsniveau mit einer sehr geringen Anzahl von Ladungsträgern, nämlich Löchern und Elektronen, die es in gleichen Mengen besitzt.
  • Fremdmaterial: Extrinisc-Halbleitertypen sind solche, bei denen dem intrinsischen Grundmaterial eine geringe Menge an Verunreinigungen zugesetzt wurde. Diese "Dotierung" verwendet ein Element aus einer anderen Periodensystemgruppe und auf diese Weise hat es entweder mehr oder weniger Elektronen im Valenzband als der Halbleiter selbst. Dies erzeugt entweder einen Überschuss oder einen Mangel an Elektronen. Auf diese Weise stehen zwei Arten von Halbleitern zur Verfügung: Elektronen sind negativ geladene Ladungsträger.
    • N-Typ: Ein Halbleitermaterial vom N-Typ weist einen Elektronenüberschuss auf. Auf diese Weise stehen freie Elektronen in den Gittern zur Verfügung und ihre Gesamtbewegung in eine Richtung unter dem Einfluss einer Potentialdifferenz führt zu einem elektrischen Stromfluss. In einem Halbleiter vom N-Typ sind die Ladungsträger Elektronen.
    • P-Typ: In einem Halbleitermaterial vom P-Typ gibt es einen Mangel an Elektronen, d. H. Es gibt "Löcher" im Kristallgitter. Elektronen können sich von einer leeren Position zur anderen bewegen, und in diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass sich die Löcher bewegen. Dies kann unter dem Einfluss einer Potentialdifferenz geschehen, und es ist zu sehen, dass die Löcher in eine Richtung fließen, was zu einem elektrischen Stromfluss führt. Es ist tatsächlich schwieriger, dass sich Löcher bewegen, als dass sich freie Elektronen bewegen, und daher ist die Beweglichkeit von Löchern geringer als die von freien Elektronen. Löcher sind positiv geladene Träger.

Halbleitermaterialgruppen

Die am häufigsten verwendeten Halbleitermaterialien sind kristalline anorganische Feststoffe. Diese Materialien werden häufig nach ihrer Position oder Gruppe im Periodensystem klassifiziert. Diese Gruppen werden durch die Elektronen in der äußeren Umlaufbahn der jeweiligen Elemente bestimmt.

Während die meisten verwendeten Halbleitermaterialien anorganisch sind, wird auch eine wachsende Anzahl organischer Materialien untersucht und verwendet.

Liste der Halbleitermaterialien

Es gibt viele verschiedene Arten von Halbleitermaterialien, die in elektronischen Geräten verwendet werden können. Jedes hat seine eigenen Vor- und Nachteile und Bereiche, in denen es verwendet werden kann, um die optimale Leistung zu bieten.


MaterialChemisches Symbol
/ Formel
GruppeEinzelheiten
GermaniumGeIVDiese Art von Halbleitermaterial wurde in vielen frühen Bauelementen von Radarerkennungsdioden bis zu den ersten Transistoren verwendet. Dioden weisen eine höhere Umkehrleitfähigkeit und einen höheren Temperaturkoeffizienten auf, was bedeutet, dass frühe Transistoren unter thermischem Durchgehen leiden können. Bietet eine bessere Ladungsträgermobilität als Silizium und wird daher für einige HF-Geräte verwendet. Heutzutage nicht mehr so ​​verbreitet wie bessere Halbleitermaterialien.
SiliziumS.IVSilizium ist die am weitesten verbreitete Art von Halbleitermaterial. Sein Hauptvorteil ist, dass es leicht herzustellen ist und gute allgemeine elektrische und mechanische Eigenschaften bietet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Verwendung für integrierte Schaltkreise hochwertiges Siliziumoxid gebildet wird, das für Isolationsschichten zwischen verschiedenen aktiven Elementen des IC verwendet wird.
GalliumarsenidGaAsIII-VGalliumarsenid ist nach Silizium der am zweithäufigsten verwendete Halbleitertyp. Es ist weit verbreitet in Hochleistungs-HF-Geräten, in denen seine hohe Elektronenmobilität genutzt wird. Es wird auch als Substrat für andere III-V-Halbleiter verwendet, z. InGaAs und GaInNAs. Es ist jedoch ein sprödes Material und hat eine geringere Lochbeweglichkeit als Silizium, was Anwendungen wie CMOS-Transistoren vom P-Typ nicht möglich macht. Es ist auch relativ schwierig herzustellen und dies erhöht die Kosten von GaAs-Vorrichtungen.
SiliziumkarbidSiCIVSiliziumkarbid findet Verwendung in einer Reihe von Anwendungen. Es wird häufig in Leistungsgeräten verwendet, bei denen die Verluste erheblich geringer sind und die Betriebstemperaturen höher sein können als bei Geräten auf Siliziumbasis. Siliziumkarbid hat eine Durchschlagfähigkeit, die etwa zehnmal so hoch ist wie die von Silizium selbst. Formen von Siliziumkarbid waren Arten von Halbleitermaterial, die mit einigen frühen Formen von gelben und blauen LEDs verwendet wurden.
GalliumnitridGaNIII-VDiese Art von Halbleitermaterial ist in Mikrowellentransistoren, in denen hohe Temperaturen und Leistungen erforderlich sind, zunehmend verbreitet. Es wird auch in einigen Mikrowellen-ICs verwendet. GaN ist schwer zu dotieren, um Bereiche vom p-Typ zu ergeben, und es ist auch empfindlich gegenüber ESD, aber relativ unempfindlich gegenüber ionisierender Strahlung. Wurde in einigen blauen LEDs verwendet.
GalliumphosphidSpaltIII-VDieses Halbleitermaterial hat in der LED-Technologie viele Anwendungen gefunden. Es wurde in vielen frühen LEDs mit niedriger bis mittlerer Helligkeit verwendet, die eine Vielzahl von Farben erzeugten, abhängig von der Zugabe anderer Dotierstoffe. Reines Galliumphosphid erzeugt grünes Licht, stickstoffdotiert, es emittiert gelbgrün, ZnO-dotiert emittiert es rot.
CadmiumsulfidCdSII-VIWird in Fotowiderständen und auch in Solarzellen verwendet.
BleisulfidPbSIV-VIDieses als mineralisches Bleiglanz verwendete Halbleitermaterial wurde in den sehr frühen Funkdetektoren verwendet, die als "Cat's Whiskers" bekannt sind, bei denen ein Punktkontakt mit dem Zinndraht auf das Bleiglanz hergestellt wurde, um die Signale zu korrigieren.

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