半导体

半导体是一种导电性能介于导体和绝缘体之间的特殊材料，其电阻率在10⁻³到10⁸欧姆·厘米范围内。这种独特的电学特性使其成为现代电子工业的基石。

半导体的核心特性是导电性可控——通过掺入特定杂质（掺杂）可精确调节其导电能力，并能通过外部电场、光照、温度等因素改变其导电状态。这一特性源于其独特的能带结构：价带和导带之间存在禁带宽度，电子需要能量才能跃迁到导带参与导电。

基于这些特性，半导体材料（主要是硅）被制成二极管、晶体管、集成电路等核心元件，实现信号的放大、开关、整流等功能。从智能手机到超级计算机，从家电到航天器，几乎所有电子设备都依赖半导体技术。此外，砷化镓、氮化镓等化合物半导体在光电子、高频器件等特殊领域发挥着不可替代的作用。

半导体的工作原理

  • 能带理论原理：价带电子受激发跃迁至导带，形成电子-空穴对，产生导电能力。
  • 掺杂控制原理：通过掺入III/V族元素形成P型（空穴主导）或N型（电子主导）半导体。
  • PN结单向导电：P型与N型结合形成耗尽层，正向偏压降低势垒导通，反向偏压增大势垒截止。
  • 场效应原理：栅极电压控制沟道载流子浓度，实现电流通断的电压控制型开关。
  • 光电效应原理：光照激发电子跃迁，光敏半导体将光信号转换为电信号。
  • 热电效应原理：利用塞贝克效应将热能直接转换为电能，实现温差发电。
  • 霍尔效应原理：磁场使运动电荷偏转，在半导体两侧产生电势差，用于磁感应检测。
  • 量子隧穿效应：纳米尺度下电子穿越势垒，构成闪存等量子器件的物理基础。

半导体的特点

  • 导电可控性：通过掺杂和外部场强可精确调节导电性能，实现开关功能。
  • 温度敏感性：导电性随温度升高而增强，具有负电阻温度系数特性。
  • 光电特性：具备光电转换能力，可实现光探测、发光和能量转换功能。
  • 微型化能力：采用平面工艺可制造纳米级器件，集成度每18-24个月翻倍。
  • 功耗优势：CMOS电路静态功耗极低，适合电池供电的便携设备。
  • 可靠性高：固态器件无机械磨损，寿命可达数十年。
  • 制造精密：采用光刻技术，加工精度达纳米级，需超净环境生产。
  • 材料多样性：硅、锗元素半导体与III-V族化合物半导体各具特色。

半导体的类型

  • 元素半导体：硅、锗等单一元素构成，硅因氧化特性成为主流材料。
  • 化合物半导体：砷化镓、氮化镓等III-V族化合物，适用于高频光电器件。
  • 有机半导体：聚噻吩等聚合物材料，具备柔性和溶液加工优势。
  • 氧化物半导体：氧化锌、氧化铟镓锌等，适用于透明柔性电子。
  • 磁性半导体：掺锰砷化镓等兼具磁性和半导体特性。
  • 低维半导体：量子点、纳米线等纳米结构呈现量子限域效应。
  • 宽禁带半导体：碳化硅、氮化镓耐高压高温，适用于功率电子。
  • 非晶半导体：非晶硅用于太阳能电池和液晶显示薄膜晶体管。

半导体的应用领域

  • 集成电路：CPU、存储器等微芯片构成计算机和智能设备核心。
  • 功率电子：IGBT、MOSFET等用于变频器、电动汽车电力转换。
  • 光电器件：LED照明、激光器、光伏电池实现光-电转换应用。
  • 传感器技术：CMOS图像传感器、MEMS传感器实现环境感知。
  • 通信设备：射频芯片、光通信器件支撑5G和光纤网络。
  • 显示技术：TFT-LCD、OLED驱动芯片实现图像显示功能。
  • 汽车电子：ECU、雷达芯片推动自动驾驶技术发展。
  • 物联网设备：低功耗芯片支撑智能终端互联与边缘计算。

如何选择半导体

  • 根据性能需求选择材料类型：硅基半导体适用于大多数逻辑和存储芯片；需要高频特性时选择砷化镓；功率器件优先考虑碳化硅或氮化镓；柔性电子设备可选用有机半导体。同时需评估载流子迁移率、禁带宽度等本征参数是否满足应用场景要求。
  • 依据工作环境确定耐受特性：高温环境（>150℃）选择宽禁带半导体；高辐射场景选用特殊封装或SOI结构；汽车电子必须符合AEC-Q100标准；消费类产品重点关注ESD防护等级。需确保半导体器件的可靠性指标超过实际使用条件的30%安全余量。
  • 匹配电路系统的电压电流规格：功率器件耐压值应为工作电压的2-3倍；驱动能力需满足峰值电流需求；数字电路选择合适逻辑电平（1.8V/3.3V/5V）；射频电路注意阻抗匹配特性。同时评估散热需求，确保结温不超过最大额定值的80%。
  • 平衡成本与供应链稳定性：量产产品优先选择标准化器件；特殊需求考虑ASIC定制但需承担NRE费用；避免使用即将停产器件；关键部件应保证第二货源。通过价值工程分析，在性能相当情况下选择更具成本优势的解决方案。
  • 评估封装形式与集成度需求：空间受限场景选用QFN/BGA封装；高功率应用采用TO封装带散热基板；系统级封装可减少外围元件；物联网设备优先选择集成无线功能的SoC。同时考虑引脚数量、焊接工艺兼容性和维修便利性。

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有库存
Infineon N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=60 V, 4.5 A, PG-TSOP-6, 表面安装, 6引脚, BSL606SN系列
  • RS Stock No. 273-2854
  • Mfr. Part No. BSL606SNH6327XTSA1
个（每托盘 10 ）
RMB1.537(exc. VAT)
有库存
onsemi P型沟道 增强型 MOSFET, Vds=50 V, 130 mA, SOT-23, 表面安装, 3引脚, BSS84L系列
  • RS Stock No. 163-2367
  • Mfr. Part No. BSS84LT1G
个（每带 3000 ）
RMB0.32(exc. VAT)
有库存
Littelfuse , 1.5SMC36A TVS二极管, 最小击穿95 V, DO-201
  • RS Stock No. 552-785
  • Mfr. Part No. 1.5SMC36A
个 (以毎袋：100)
RMB2.21(exc. VAT)
暂时缺货
Microchip , PIC18F26Q10-E/SOVAO PIC18F 8 bit 8 位微控制器, 8位MCU内核, 28引脚, SOIC, 最大64 MHz, 64kB 闪存, 3615 bit RAM
  • RS Stock No. 631-501
  • Mfr. Part No. PIC18F26Q10-E/SOVAO
个 (以毎盒：567)
RMB11.528(exc. VAT)
最后的 RS 库存
ROHM 2SD2537T100V 晶体管, SOT-89, 3引脚, IC 1.2 A NPN, VCEO 25 V, VCBO 30 V, 表面安装
  • RS Stock No. 215-9582
  • Mfr. Part No. 2SD2537T100V
个（每托盘 25 ）
RMB5.294(exc. VAT)
暂时缺货
STMicroelectronics null 比较器, SOIC, 表面安装, CMOS, 推拉输出, 2通道, 16 V, 2.5 μs响应, 8引脚
  • RS Stock No. 795-6830P
  • Mfr. Part No. TS393CDT
个 (以每卷装提供)
RMB4.061(exc. VAT)
暂时缺货
STMicroelectronics 双向 1 TVS二极管, 单, 表面安装, 最小击穿7.13 V, 600 W, DO-214, 2引脚
  • RS Stock No. 919-6450
  • Mfr. Part No. SM6T7V5CA
个（每带 2500 ）
RMB1.09(exc. VAT)
暂时无法供应
DiodesZetex 单向 4 TVS二极管, 阵列, 表面安装, 最小击穿5.5 V, 350 mW, UDFN, 10引脚
  • RS Stock No. 182-6844
  • Mfr. Part No. D3V3F4U10LP-7
个（每带 3000 ）
RMB0.686(exc. VAT)
有库存
Texas Instruments , TPS61372YKBT 升压转换器, 5.5V输入 16 V输出 可调式, 3.8 A输出, 1输出, 16引脚, 表面安装, DS BGA
  • RS Stock No. 265-3536
  • Mfr. Part No. TPS61372YKBT
个（每托盘 2 ）
RMB37.825(exc. VAT)
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Microchip , PIC18F26Q10-E/MLVAO PIC18F26/45/46Q10 8 bit 8 位微控制器, 8位MCU内核, 40引脚, VQFN, 最大64 MHz, 64kB 闪存
  • RS Stock No. 631-500
  • Mfr. Part No. PIC18F26Q10-E/MLVAO
个 (以毎盒：610)
RMB11.401(exc. VAT)
有库存
Infineon N型沟道 N型 MOSFET, Vds=80 V, 166 A, TO-263, 表面安装, 3引脚, iPB系列
  • RS Stock No. 258-3788
  • Mfr. Part No. IPB024N08N5ATMA1
个（每带 1000 ）
RMB14.532(exc. VAT)
暂时缺货
Vishay 开关二极管, 单, 1.5 A 400 V, DO-219AB, 2引脚, 表面安装, S07G-GS08
  • RS Stock No. 180-7197
  • Mfr. Part No. S07G-GS08
个（每托盘 100 ）
RMB1.152(exc. VAT)
最后的 RS 库存
STMicroelectronics 单向, SMB6F58A 1 TVS二极管, 单, 表面安装, 最小击穿71.4 V, 600 W, SMB, 2引脚
  • RS Stock No. 208-5171
  • Mfr. Part No. SMB6F58A
个（每托盘 50 ）
RMB2.474(exc. VAT)
暂时缺货
Vishay N型沟道 MOSFET, Vds=60 V, 278 A, PowerPAK (8x8L), 表面安装, 4引脚, SQJA16EP-T1_GE3, N-Channel 60 V系列
  • RS Stock No. 225-9957
  • Mfr. Part No. SQJA16EP-T1_GE3
个（每托盘 10 ）
RMB10.086(exc. VAT)
有库存
STMicroelectronics N沟道IGBT, Ic 80 A, VCEO 650 V, 3针, TO-247, 通孔安装
  • RS Stock No. 168-7097
  • Mfr. Part No. STGW40H65FB
每管：30 个
RMB22.581(exc. VAT)
暂时缺货
STMicroelectronics 双向 1 TVS二极管, 单, 表面安装, 最小击穿11.4 V, 600 W, DO-214, 2引脚
  • RS Stock No. 919-6447
  • Mfr. Part No. SM6T12CA
个（每带 2500 ）
RMB0.767(exc. VAT)
有库存
ROHM 电压调节器 45V, 表面安装→150 °C HTSOP-J8, 8引脚
  • RS Stock No. 264-388P
  • Mfr. Part No. BD933N5WEFJ-CE2
个 (以每卷装提供)
RMB10.496(exc. VAT)
最后的 RS 库存
STMicroelectronics 单向, SMB6F48A 1 TVS二极管, 单, 表面安装, 最小击穿58.8 V, 600 W, SMB, 2引脚
  • RS Stock No. 208-5169
  • Mfr. Part No. SMB6F48A
个（每托盘 50 ）
RMB2.365(exc. VAT)
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Infineon 表面, 8 A, 650 V, HDSOP, 肖特基二极管整流器, 10引脚 二极管, 单, 6th Generation CoolSiC系列
  • RS Stock No. 216-8369P
  • Mfr. Part No. IDDD08G65C6XTMA1
个 (以每卷装提供)
RMB19.03(exc. VAT)
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Microchip , PIC18F25Q10-E/STXVAO PIC18F24/25Q10 8 bit 8 位微控制器, 8位MCU内核, 28引脚, VQFN, 最大64 MHz, 32kB 闪存, 2048 bit RAM
  • RS Stock No. 631-497
  • Mfr. Part No. PIC18F25Q10-E/STXVAO
个 (以毎盒：728)
RMB9.715(exc. VAT)
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