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三代半导体材料的相关情况
作者:36099 | 来源:本站 | 发布时间:2016-11-14 | 浏览次数:1390
 摘要:LED产业目前虽然发展势头较好,但同时也不得不时刻提防来自OLED、Micro LED以及激光照...

  技术创新是推动产业发展的永恒动力。当前,在科技强国的背景下,半导体材料凭借着其优异的特性得到了世界各国的高度重视。


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  一、第一代半导体材料概况


  第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。作为第一代半导体材料的锗和硅,在国际信息产业技术中的各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用,硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。


  二、第二代半导体材料概况


  第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。


  第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。因信息高速公路和互联网的兴起,还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。


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  三、第三代半导体材料


  1、定义


  第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(Eg>2.3eV)半导体材料。


  2、应用领域


  以SiC等为代表的第三代半导体材料,将被广泛应用于光电子器件、电力电子器件等领域,以其优异的半导体性能在各个现代工业领域发挥重要革新作用,应用前景和市场潜力巨大。


  随着SiC生产成本的降低,SiC半导体正在凭借其优良的性能逐步取代Si半导体,打破Si基由于材料本身性能所遇到的瓶颈。无疑,它将引发一场类似于蒸汽机一样的产业革命。


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  3、材料特性


  与第一二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度,更高的击穿电场,更高的热导率,更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2电子伏特),亦被称为高温半导体材料。从目前第三代半导体材料和器件的研究来看,较为成熟的是SiC和GaN半导体材料,而氧化锌、金刚石、氮化铝等材料的研究尚属起步阶段。


  宽禁带半导体材料作为一类新型材料,具有独特的电、光、声等特性,其制备的器件具有优异的性能,在众多方面具有广阔的应用前景。它能够提高功率器件工作温度极限,使其在更恶劣的环境下工作;能够提高器件的功率和效率,提高装备性能;能够拓宽发光光谱,实现全彩显示。随着宽禁带技术的进步,材料工艺与器件工艺的逐步成熟,其重要性将逐渐显现,在高端领域将逐步取代第一代、第二代半导体材料,成为电子信息产业的主宰。

关键词:
半导体材料