最近在新聞報道中，第三代半導(dǎo)體可以說非常火熱，引發(fā)社會廣泛討論，相關(guān)機構(gòu)預(yù)測2021年第三代半導(dǎo)體將迎來應(yīng)用大爆發(fā)。同時國家決定重點推進(jìn)第三代半導(dǎo)體研制。我們事業(yè)單位在考試的時候，非常喜歡將科技和時政相結(jié)合，考查大家有關(guān)的知識。下面我們就來給大家介紹介紹關(guān)于半導(dǎo)體的內(nèi)容：
物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導(dǎo)電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。所以可以說半導(dǎo)體是指在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。
而半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)相對較晚，1833年，英國科學(xué)家電子學(xué)之父法拉第最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但法拉第發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。半導(dǎo)體這個名詞1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個特性一直到1947年才由貝爾實驗室完成。
半導(dǎo)體的應(yīng)用范圍非常的廣泛，集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域被大規(guī)模的應(yīng)用，比如生活中的LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二極管。在農(nóng)業(yè)上，農(nóng)作物在溫室大棚中生長中，我們可以利用半導(dǎo)體制冷技術(shù)對大棚的環(huán)境溫度進(jìn)行有效控制。
新聞中非常熱的第三代半導(dǎo)體指的是什么?目前第三代半導(dǎo)體雖然有四類，但是主要以碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)兩種材料為主，其余還有寬禁帶氧化物(典型代表ZnO)和金剛石。
而在半導(dǎo)體中禁帶寬度，是用來區(qū)分不同代際半導(dǎo)體的關(guān)鍵參數(shù)。我們的第三代半導(dǎo)體氮化鎵和碳化硅的禁帶寬度分別為3.39電子伏特和3.26電子伏特，較高的禁帶寬度非常適合高壓器件應(yīng)用。氮化鎵電子飽和速度高，是硅的2.5倍，是砷化鎵的2倍，非常適合做微波器件，比如手機內(nèi)的射頻前端放大器、5G基站以及微波雷達(dá)。
對于氮化鎵這種半導(dǎo)體來說并不是完美無缺的，也有一定的局限，需要在藍(lán)寶石、硅、碳化硅等襯底上異質(zhì)外延生長。由于材料不同，熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)不匹配，會造成異質(zhì)外延材料缺陷高。相比他，碳化硅的優(yōu)勢就非常明顯。碳化硅晶體可以在碳化硅襯底上同質(zhì)生長，缺陷密度低，可以充分發(fā)揮碳化硅耐高壓特性，器件耐壓能力很容易達(dá)到1200伏—1700伏。碳化硅功率開關(guān)器件適合高溫、高壓、大功率應(yīng)用場景，未來將與“基于硅的絕緣柵雙極晶體管”形成市場競爭，目前主要應(yīng)用在電動車和充電樁。
