מהם חומרי המוליכים למחצה?

למרות שלא ניתן להחליף כרגע סיליקון (Si) בייצור שבבי מעגלים משולבים, לאחר כל כך הרבה שנים של פיתוח, כל חומר מוליך למחצה בוגר יכול להניע את התפתחותה של תעשייה בפני עצמה. אז אילו חומרים של מוליכים למחצה יש בתעשייה?

הדור הראשון של מוליכים למחצה:

התעשייה סיווגה חומרי מוליכים למחצה. הסיליקון הנ"ל (Si) והגרמניום (Ge) הם הדור הראשון של חומרי מוליכים למחצה.

סיליקון (Si): הסיליקון הנ"ל (Si) הוא כיום חומר המוליכים למחצה הנפוץ ביותר, ומעגלים משולבים עשויים בעצם מסיליקון (Si). סיליקון (Si) ידוע באופן נרחב מכיוון שהוא חומר המעבד. מעבדי אינטל ו- AMD מבוססים על סיליקון (Si). כמובן שבנוסף למעבד, ליבות GPU וזיכרון פלאש אחסון הם גם סיליקון (Si). העולם.

גרמניום (Ge): גרמניום (Ge) הוא החומר של טרנזיסטורים מוקדמים. ניתן לומר כי הגרמניום (Ge) ירד לאחר הופעתו של הסיליקון (Si), אך רק שגרמניום (Ge) לא הוחלף לחלוטין בסיליקון (Si) כאחד מחומרי המוליכים למחצה החשובים, גרמניום (Ge ) עדיין פעיל בכמה שדות ערוצים כמו סיבים אופטיים ותאי שמש.

חומרי המוליכים למחצה מהדור הראשון הם הבשלים ביותר מבחינת פיתוח טכנולוגי ובקרת עלויות. לכן, גם אם חומרי המוליכים למחצה מהדור השני והשלישי עולים לחלוטין על הסיליקון (Si) במאפיינים מסוימים, לא ניתן להחליפם בשימוש מסחרי. המפתח לערך הסיליקון (Si) הוא חוסר היכולת להביא תשואות גבוהות כמו סיליקון (Si).

מוליכים למחצה מהדור השני:

חומרי המוליכים למחצה מהדור השני שונים במהותם ממוליכים למחצה מהדור הראשון. הסיליקון (Si) והגרמניום (Ge) של המוליכים למחצה מהדור הראשון שייכים למוליכים למחצה אלמנטריים, כלומר הם מורכבים מחומר יחיד. הדור השני שייך לחומרים מוליכים למחצה מורכבים, המסונתזים משני אלמנטים או יותר ובעלי מאפייני מוליכים למחצה. מוליכים למחצה מהדור השני הנפוצים הם גליום ארסניד (GaAs) ואינדיום פוספיד (InP).

גליום ארסניד (GaAs): גליום ארסניד (GaAs) הוא אחד המוצרים האיקוניים של הדור השני של חומרי מוליכים למחצה. דיודות פולטות אור LED שאנו שומעים לעיתים קרובות כוללות גליום ארסניד (GaAs).

אינדיום פוספיד (InP): אינדיום פוספיד (InP) מיוצר על ידי חימום ותגובה של אינדיום מתכתי וזרחן אדום בצינור קוורץ. הוא מאופיין בהתנגדות טמפרטורה גבוהה, בתדירות גבוהה ובמהירות גבוהה, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיית התקשורת לייצור התקני תקשורת.

אפשר לומר שמוליכים למחצה מהדור השני הם היסוד של עידן 4G. התקני 4G רבים משתמשים בחומרים המבוססים על חומרי מוליכים למחצה מהדור השני.

הדור השלישי של מוליכים למחצה:

הדור השלישי של מוליכים למחצה הוא גם חומר מוליך למחצה מורכב, המאופיין בפער פס גבוה, הספק גבוה, תדירות גבוהה ומתח גבוה. המוצרים המייצגים הם סיליקון קרביד (SiC) וגליום ניטריד (GaN).

סיליקון קרביד (SiC): לסיליקון קרביד (SiC) יש מאפיינים של עמידות בטמפרטורה גבוהה ועמידות במתח גבוה, והוא מתאים מאוד למתגי התקני חשמל. לדוגמא, MOSFET מתקדם רבים בלוחות האם עשויים מסיליקון קרביד (SiC).

גליום ניטריד (GaN): גליום ניטריד (GaN) וסיליקון קרביד (SiC) שניהם מוליכים למחצה בעלי פס רחב. הם מאופיינים בצריכת אנרגיה נמוכה, מתאימים לתדרים גבוהים, ומתאימים לבניית תחנות בסיס 5G. החיסרון היחיד הוא שהעלות הטכנית גבוהה מדי. , קשה לראות בתחום המסחרי.

נכון לעכשיו, התפתחות הדור השלישי של מוליכים למחצה פופולרית בסין בגלל הפער הקטן שבין נקודת המוצא בבית ומחוצה לה והאפשרות לתחרות.

אמצעי זהירות:

למרות שחומרי מוליכים למחצה אלה נחשבים לחלוקים לדור הראשון והשני, והם נשמעים כמוצרים איטרטיביים, למעשה, חומרי מוליכים למחצה דור ראשון, שני ושלישי אינם יחסים תחליפיים. המאפיינים שלהם שונים, תרחישי היישומים שונים. הדור הראשון, השני והשלישי הם רק סימן הבחנה לענף, אך הם מחולקים לפי החומר, וחלק מהתרחישים מוחלים אפילו יחד בו זמנית.