半导体器件

半导体器件，是一种电子部件，它依赖于电子一个的特性的半导体材料（主要是硅、锗和砷化镓，以及有机半导体），用于其功能。在大多数应用中，半导体器件已取代了真空管。他们使用电传导的固态而不是气态或热离子发射在一个真空。

半导体器件既可以制造为单个分立器件，也可以制造为集成电路（IC）芯片，该集成电路芯片由两个或多个器件构成，并可以在单个半导体晶片（也称为衬底）上互连，该器件的数量从数百个到数十亿个不等。

半导体材料之所以有用，是因为可以通过故意添加杂质（称为掺杂）来轻松控制其行为。可以通过引入电场或磁场，暴露于光或热或通过掺杂的单晶硅栅极的机械变形来控制半导体电导率。因此，半导体可以制成出色的传感器。半导体中的电流传导是由于可移动或“自由”的电子和电子空穴（统称为电荷载流子）而发生的。用少量的原子杂质（例如磷或硼，xxx增加了半导体中自由电子或空穴的数量。当掺杂的半导体包含过多的空穴时，称为p型半导体（p表示正电荷）；p型半导体称为p型半导体。当它包含过量的自由电子时，称为n型半导体（n表示负电荷）。大多数移动电荷载体带有负电荷。半导体制造可精确控制p型和n型掺杂剂的位置和浓度。n型和p型半导体的连接形成p–n结。

世界上最常见的半导体器件是MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），也称为MOS晶体管。截至2013年，每天生产数十亿个MOS晶体管。自1978年以来，每年制造的半导体器件平均增长9.1％，预计2018年的出货量将首次超过1万亿，意味着迄今为止，全球制造的半导体器件已超过7万亿就在十年前。

到目前为止，硅（Si）是半导体器件中使用最广泛的材料。它具有较低的原材料成本，相对简单的工艺以及有用的温度范围，这使其成为目前各种竞争材料中xxx的折衷方案。在半导体器件制造中使用的硅目前制造成晶锭是足够大的直径，以允许生产300毫米（12英寸）的晶片。

锗（Ge）是一种广泛使用的早期半导体材料，但是其热敏性使其不如硅有用。如今，锗通常与硅合金化，用于超高速SiGe器件中。IBM是此类设备的主要生产商。

砷化镓（GaAs）也广泛用于高速设备中，但到目前为止，很难形成这种材料的大直径团块，从而将晶圆直径限制为明显小于硅晶圆的尺寸，从而实现了GaAs器件的批量生产比硅要贵得多。

其他较不常见的材料也正在使用或研究中。

碳化硅（SiC）已作为蓝光发光二极管（LED）的原料得到了一些应用，并且正在研究用于半导体设备中，这些设备可以承受很高的工作温度和存在大量电离辐射的环境。IMPATT二极管也已经由SiC制成。

各种铟化合物（砷化铟，锑化铟和磷化铟）也正在LED和固态激光二极管中使用。硫化硒 正在光伏太阳能电池的制造中得到研究。

有机半导体最常见的用途是有机发光二极管。

• 迪亚克
• 二极管（整流二极管）
• 耿氏二极管
• IMPATT二极管
• 激光二极管
• 发光二极管（LED）
• 光电管
• 光电晶体管
• PIN二极管
• 肖特基二极管
• 太阳能电池
• 瞬态电压抑制二极管
• 隧道二极管
• VCSEL
• 齐纳二极管
• 禅二极管

• 双极晶体管
• 达林顿晶体管
• 场效应晶体管
• 绝缘栅双极晶体管（IGBT）
• 可控硅整流器
• 晶闸管
• 可控硅
• 单结晶体管

• 霍尔效应传感器（磁场传感器）
• 光耦合器（光耦合器）

所有晶体管类型都可以用作逻辑门的构建块，这是数字电路设计的基础。在诸如微处理器之类的数字电路中，晶体管充当通断开关。例如，在MOSFET中，施加到栅极的电压确定开关是打开还是关闭。

用于模拟电路的晶体管不能用作通断开关；相反，它们以连续范围的输出响应连续范围的输入。常见的模拟电路包括放大器和振荡器。

在数字电路和模拟电路之间进行接口或转换的电路称为混合信号电路。

功率半导体器件是用于大电流或高压应用的分立器件或集成电路。功率集成电路将IC技术与功率半导体技术结合在一起，有时将它们称为“智能”功率器件。有几家公司专门制造功率半导体。