最近在新聞報道中，第三代半導體可以說非常火熱，引發(fā)社會廣泛討論，相關機構預測2021年第三代半導體將迎來應用大爆發(fā)。同時國家決定重點推進第三代半導體研制。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合，考查大家有關的知識。下面我們就來給大家介紹介紹關于半導體的內(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。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。把介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。所以可以說半導體是指在常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。
而半導體的發(fā)現(xiàn)相對較晚，1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發(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。這是半導體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。半導體這個名詞1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年才由貝爾實驗室完成。
半導體的應用范圍非常的廣泛，集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領域被大規(guī)模的應用，比如生活中的LED是建立在半導體晶體管上的半導體發(fā)光二極管。在農(nóng)業(yè)上，農(nóng)作物在溫室大棚中生長中，我們可以利用半導體制冷技術對大棚的環(huán)境溫度進行有效控制。
新聞中非常熱的第三代半導體指的是什么?目前第三代半導體雖然有四類，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。
而在半導體中禁帶寬度，是用來區(qū)分不同代際半導體的關鍵參數(shù)。我們的第三代半導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。
對于氮化鎵這種半導體來說并不是完美無缺的，也有一定的局限，需要在藍寶石、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到1200伏—1700伏。碳化硅功率開關器件適合高溫、高壓、大功率應用場景，未來將與“基于硅的絕緣柵雙極晶體管”形成市場競爭，目前主要應用在電動車和充電樁。
