宽禁带半导体为何能成为第三代半导体

引用莎士比亚的话来说就是：To be or not to be,that's a question.翻译成北京话就是：这么着儿，照旧那么着儿。详细来说就是一个好的半导体必然要是一个可以选择的状态，好比我给它加电压，它就导通（这么着儿），我不给它加电压，它就应该封锁（那么着儿）。同理假如我给它加电压它导通（这么着儿），我不给它加电压它还这么着儿（导通），那这就是个导体。假如我不给它加电压它封锁，当我给它加电压它还这么着儿（封锁），那它就是个绝缘体。

宽禁带的上风

第三代半导体首要是指宽禁带半导体，那么这个“宽禁带”到底奈何带来机能上风呢？

各人都知道电子的定向移动形成电流，继承之前的举例，电子这位“运带动”只必要跨过栏架可能高墙就完成事变了。可是电子跨过护栏和高墙都必要一些实力，这种时辰假若有人能扶他一下就会很省力了。这些辅佐者可所以光照可能外加电压，为其提供能量。

前文已经先容了半导体的职责，那么此刻就是假如选择“To be or not to be”的接壤线了，在例子中这个接壤线就是障碍物的高度和厚度，也就是现实中的禁带宽度。以是针对应用选择一个吻合的“禁带宽度”原料就很重要了。

以金刚石为例，金刚石的禁带宽度达5.5eV，宏大于Ge（0.67eV）、Si（1.12eV）和GaAs（1.43ev）等通例原料，这不只担保了金刚石器件能在700-1000度下安详事变，有精采的抗辐射加固手段，并且大大进步了器件的雪崩击穿电压压。

其它禁带宽度也与场效应管的沟道导通电阻有关，禁带宽度越大，响应器件就会具有较低的导通电阻。

金刚石热导率很大，因此用金刚石建造的器件散热机能精采。金刚石的介质击穿场强也很高，大抵为V/cm，以是能进步器件的最高事变温度和功率。

同时金刚石的介电常数较低，这可以影响到器件的阻抗，而且有利于进步器件的事变频率。

第三代半导体的应用

LED：

第三代半导体以氮化镓、氮化铝、氮化铟这些三族氮化物为例，这些氮化物半导体可以建造蓝光LED、绿光LED，最终可以通过组合的方法实现白光LED。此刻不少手机屏幕，表现器的背部光源用的就是LED。

人类用氮化物制造LED的汗青着实有很长时刻了，中村修二于1993年在日今日亚化学家产株式会社就职时代，基于GaN开拓了高亮度蓝色LED。中村修二于2014年与赤崎勇，天野浩因发现“高效蓝色发光二极管”而得到诺贝尔物理学奖。

出自《我国半导体市场:继承直线上升——我国超高亮度及白光LED财富的近况与成长》

此文章颁发于2005年，在当时海外许多公司已经将氮化物用于建造LED，而且实现了贸易化。

紫外探测：

紫外探测是第三代半导体的重要应用之一。

好比在高压电线杆上偶然辰会呈现放电的征象，这种征象称之为“电晕”。高电压装备电晕放电会发生紫外线，我们只必要检测这些紫外线就能更好的监测电网装备的运行。同理也可以监测高铁等其余设惫亓?电晕环境。

再好比紫外探测可以检测导弹的尾焰、丛林防火、船只导航等用途。

高功率器件：

用第三代半导体建造的高功率器件具有体积更小、服从更高、机能更强等特点。

好比各大厂商推出的GaN手机充电器。出格是手机开启快充期间后，手机充电器的功率越来越大，假如继承用传统原料建造手机充电器，那么体积就会太大进而不利便携带。而用GaN建造的手机充电器体积就能缩小许多。同理也可以用GaN建造条记本电脑的电源适配器。

除了手机以外，其余更大的装备也可以行使相同的技能。好比新能源汽车的充电桩。对付电动汽车来说进步充电服从每年就可以省下不少的电力资源。同理也可以用于建造汽车上行使的IGBT。

用第三代半导体建造的器件可以在刹时输出庞大的能量，因此它也可以被用于建造航空母舰上的电磁弹射器，可能是舰船上的电磁炮。

射频与微波：

在这方面，各人较量熟知的应该就是5G了。行使第三代半导体原料可以制作越发节能且机能更强的5G基站，并且也可以用于建造5G射频芯片。

在军用方面，第三代半导体可以用于建造包罗相控阵雷达在内的各类军用雷达。在AUSA2016上,雷声公司展示了第一台全尺寸的“爱国者”下一代雷达的原型机。这种新型雷达回收了AESA体制和氮化镓(GaN)原料制成的芯片。“爱国者”防空体系原有的雷达是无源相控阵体制的AN/MPQ-53/65,其行使的是砷化镓(GaAs)原料制成的芯片。

硅照旧晚年迈

在前文中提到过第三代半导体和第一代、第二代半导体由于应用场景方面的题目，并不属于统一赛道。

那么此刻半导体市场上主流营业是什么呢？是集成电路。而刚巧，在当前技能前提下第三代半导体不适实用于建造数字逻辑电路。第三代半导体的主沙场更多的集中中在分立器件上。

按摄影关消息报道，2018年环球半导体市场局限到达4779.4亿美元，并且每年还在快速增添中。按照海外研究机构数据表现，到了2025年第三代半导体市场的局限将到达434亿美元。

但从我国半导体财富成长的角度来说，成长第三代半导体总算暂且不消被先辈光刻机卡脖子了。

（编辑：湖南网）

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