¿Cuándo utilizar qué semiconductores?

Question

Así que sé que el silicio es el más común de los semiconductores por ahí por el momento. Pero también sé que hay un sinnúmero de otras opciones; carburo de silicio, el germanio, SiGe aleación, arseniuro de galio, de aluminio fosfuro de galio, el aterrador sonido de mercurio de telururo de cadmio...

Así que, ¿qué propiedades haría un dispositivo diseñador de elegir uno sobre los demás? Entiendo que para los Led y los diodos láser de coincidencia de la bandgap a dar el derecho de la energía del fotón sería una de las razones, pero hay otros?

Germanio solía ser el semiconductor de elección, pero fue expulsado por el silicio bastante pronto, y ahora es casi imposible encontrar germanio componentes. ¿Por qué es eso? Del mismo modo, nadie utiliza rectificadores de selenio más (a pesar de que tienen más desventajas obvias, como ridículamente bajos inversa de la tensión de ruptura y su tamaño físico).

Hay un montón de signos de interrogación en esta pregunta; espero que no demasiado. Mientras yo estoy curioso acerca de mí mismo, me gustaría hacer también un recurso para que otros la utilicen, así que traté de cubrir tanto terreno como sea posible sin desviarme demasiado del tema.

Answer 1

El silicio tiene muchas ventajas que han hecho de ella la dominante de un material semiconductor:

• Un óxido nativo. Esto es clave para el desarrollo de los MOSFET.
• Relativamente buena robustez. Algunos otros de los materiales competidores son más frágiles, provocando pérdidas en la producción, simplemente debido a la mecánica de la rotura de las obleas.
• La abundancia en la naturaleza. El silicio es el 2º elemento más abundante en la corteza terrestre, por lo que es fácil a la mía, a pesar de refinación a la pureza necesaria para la electrónica es todavía un esfuerzo significativo.

Además, puesto que el silicio es tan ampliamente utilizado, las economías de escala hacen que sea mucho más barato producir chips o dispositivos de silicio que en otros semiconductores.

Por lo tanto, si el silicio va a hacer el trabajo, casi siempre vamos a elegir de silicio para lograr un bajo costo.

Podemos elegir otros materiales si necesitamos

• Un directo de la brecha de material, normalmente de fuentes ópticas como LEDs.
• Un determinado bandgap. Por ejemplo, para fotodiodos para la detección de 1550 nm de longitud de onda, un hueco de banda menor que 0.8 eV es necesario.
• La alta movilidad del portador, lo que permite una mayor frecuencia de los dispositivos. Para esto tendrás materiales como SiGe, GaAs, GaN, o InP utilizado.
• Un específico constante de red, para el cultivo de un material epigenéticamente en un sustrato de otro material. La capacidad para diseñar tanto la constante de red y gap es por eso que usted ve ternarios y cuaternarios compuestos como GaAlAsP utilizado.

Dejo de lado la cuestión de cómo dopantes son elegidos porque 1) me sabe casi nada acerca de él, y 2) la elección de los dopantes es probablemente diferente para cada material semiconductor.