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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113582 Products showing for 半导体

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Nexperia 稳压二极管, 单路, 标称12V, 最大400 mW, SOD-323, 贴片安装, 2引脚
  • RS Stock No. 725-8240
  • Mfr. Part No. PDZ12B,115
个（每托盘 100 ）
RMB0.251(exc. VAT)
FTDI Chip UART, 最高3MBd, 16针, QFN, 贴片安装, 支持RS232，RS422，RS485，SIE，UART, 发射器和接收FIFO计数器
  • RS Stock No. 757-0026P
  • Mfr. Part No. FT230XQ-R
个 (以每卷装提供)
RMB16.985(exc. VAT)
Nexperia 表面, BAT721C,215, 200 mA, 40 V, SOT-23, 肖特基二极管整流器, 3引脚 二极管, 共阴极, BAT721C系列
  • RS Stock No. 509-695
  • Mfr. Part No. BAT721C,215
个（每托盘 50 ）
RMB1.378(exc. VAT)
Nexperia 稳压二极管, 单路, 标称3.4V, 最大400 mW, SOD-323, 贴片安装, 2引脚
  • RS Stock No. 166-0572
  • Mfr. Part No. PDZ3.3B,115
个（每带 3000 ）
RMB0.162(exc. VAT)
Nexperia 稳压二极管, 单路, 标称2.7V, 最大300 mW, SC-76，SOD-323, 贴片安装, 2引脚
  • RS Stock No. 151-2768
  • Mfr. Part No. BZX384-B2V7,115
个（每托盘 250 ）
RMB0.313(exc. VAT)
Infineon N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=600 V, 38 A, TO-247, 通孔安装, 3引脚, CoolMOS CFD7系列
  • RS Stock No. 215-2562
  • Mfr. Part No. IPW60R055CFD7XKSA1
每管：30 个
RMB30.971(exc. VAT)
Honeywell 压阻式压力传感器芯片, 贴片安装, LLSMT, 6针, 最大过载17bar, 最大工作10bar, 最高+85 °C
  • RS Stock No. 922-0953
  • Mfr. Part No. ABPLLNT010BGAA5
个
RMB191.29(exc. VAT)
Texas Instruments 仿真器开发套件, XDS110 JTAG Debug Probe
  • RS Stock No. 205-6403
  • Mfr. Part No. TMDSEMU110-U
个
RMB2,063.32(exc. VAT)
STMicroelectronics, M24512E-FMC6TG EEPROM, 512 kB, I2C接口, 900 ns, 8引脚, UFDFPN-8, 表面安装, 64k x 8 Bit
  • RS Stock No. 175-477P
  • Mfr. Part No. M24512E-FMC6TG
个 (以每卷装提供)
RMB3.55(exc. VAT)
Nexperia 表面, PMEG3005EB,115, 500 mA, 30 V, I-IGIA, 肖特基二极管整流器, 2引脚 二极管, 单, PMEG3005EB系列
  • RS Stock No. 485-561
  • Mfr. Part No. PMEG3005EB,115
个（每托盘 20 ）
RMB1.622(exc. VAT)
Vishay N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=40 V, 175 A, SO-8, 表面安装, 4引脚, SQJ142ELP系列
  • RS Stock No. 210-5032
  • Mfr. Part No. SQJ142ELP-T1_GE3
个（每带 3000 ）
RMB3.414(exc. VAT)
Microchip , AT90CAN128-16AUR AT90CAN128 8 bit 微控制器, AVR内核, 64引脚, TQFP, 最大16 MHz, 128kB 闪存, 4 kB RAM
  • RS Stock No. 177-3110
  • Mfr. Part No. AT90CAN128-16AUR
个
RMB71.98(exc. VAT)
Infineon 16Kbit FRAM, 8p, I2C接口, 最长随机存取3000ns, DFN封装, 2K x 8 位
  • RS Stock No. 188-5399
  • Mfr. Part No. FM24CL16B-DG
每管：81 个
RMB13.015(exc. VAT)
Nexperia 稳压二极管, 单路, 标称4V, 最大500 mW, SC-90, SOD-323F, 贴片安装, 2引脚
  • RS Stock No. 151-3373
  • Mfr. Part No. TDZ4V7J,115
个（每带 3000 ）
RMB0.278(exc. VAT)
Infineon N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=2000 V, 26 A, PG-TO-247-4-PLUS-NT14, 通孔安装, 4引脚, IMYH200R100M1HXKSA1, CoolSiC系列
  • RS Stock No. 349-114
  • Mfr. Part No. IMYH200R100M1HXKSA1
个
RMB193.40(exc. VAT)
STMicroelectronics , STM32C071KBT3 STM32C0 微控制器, ARM Cortex-M0+ MCU内核, 32引脚, LQFP, 最大48 MHz, 128kB 闪存
  • RS Stock No. 330-603
  • Mfr. Part No. STM32C071KBT3
个
RMB11.29(exc. VAT)
Texas Instruments, LM2904P 运算放大器, 8引脚, 700 kHz增益带宽积, 2通道, PDIP, 通孔安装, 26 V, 5 V, 0.3 V/μs
  • RS Stock No. 810-273
  • Mfr. Part No. LM2904P
个
RMB3.08(exc. VAT)
ROHM DTB123YCHZGT116 套件, VCEO -50 V, 3引脚 PnP, 表面安装
  • RS Stock No. 215-9691
  • Mfr. Part No. DTB123YCHZGT116
个（每带 3000 ）
RMB0.391(exc. VAT)
Infineon N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=100 V, 35 A, TO-252, 表面安装, 3引脚, HEXFET系列
  • RS Stock No. 215-2599P
  • Mfr. Part No. IRFR540ZTRPBF
个 (以每卷装提供)
RMB6.052(exc. VAT)
FTDI Chip 多协议收发器, QFN, 贴片
  • RS Stock No. 737-7852
  • Mfr. Part No. FT232HQ-REEL
个
RMB32.42(exc. VAT)
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