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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383 of 999+
有库存
Microchip AVR DD 8 bit 微控制器, 8位MCU内核, 32引脚, VQFN, 最大24 MHz, 64kB 闪存
  • RS Stock No. 273-0342P
  • Mfr. Part No. AVR64DD32-E/RXB
个 (以每托盘提供)
RMB12.585(exc. VAT)
暂时无法供应
Texas Instruments 6通道 缓冲器, 转换器 缓冲器和转换器组合电路, 16引脚, 电压输出, 反相极, SOIC, 4000逻辑
  • RS Stock No. 144-9937
  • Mfr. Part No. CD4049UBD
每管：40 个
RMB4.936(exc. VAT)
暂时缺货
Microchip 温度传感器, 数字输出, ±3°C精度, 表面贴装, 5引脚, 串行I2C、SMBus接口
  • RS Stock No. 724-0662P
  • Mfr. Part No. TC74A0-3.3VCTTR
个 (以每卷装提供)
RMB7.866(exc. VAT)
供应短缺
onsemi N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=50 V, 200 mA, SOT-23, 表面安装, 3引脚, BSS138L系列
  • RS Stock No. 690-0136P
  • Mfr. Part No. BSS138LT3G
个 (以每卷装提供)
RMB0.601(exc. VAT)
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onsemi 电压调节器 20V, 表面安装→125 °C SOT-223, 4引脚
  • RS Stock No. 785-7207P
  • Mfr. Part No. NCP1117ST33T3G
个 (以每卷装提供)
RMB2.663(exc. VAT)
有库存
STMicroelectronics 线路收发器芯片, CMOS/TTL逻辑, 2位, 16引脚 线路收发器, 表面安装, 差分, SOIC封装
  • RS Stock No. 920-9039
  • Mfr. Part No. ST3232CDR
个（每带 2500 ）
RMB4.811(exc. VAT)
有库存
Texas Instruments 运算放大器, 8引脚, 11 MHz增益带宽积, 1通道, SOIC, 表面安装, 18 V, 36 V, 20 V/μs
  • RS Stock No. 197-7410P
  • Mfr. Part No. OPA2140AID
个 (以每管装提供)
RMB53.24(exc. VAT)
有库存
DiodesZetex , STPR2040CTW, 400 V, JEDEC TO-220AB, 3引脚 整流器和肖特基二极管, STPR2040CTW系列
  • RS Stock No. 254-8798
  • Mfr. Part No. STPR2040CTW
个（每托盘 10 ）
RMB5.813(exc. VAT)
有库存
ROHM 表面, YQ3LAM10DTFTR, 3 A, 100 V, PMDTM, 肖特基二极管整流器, 2引脚 整流器和肖特基二极管, 单, YQ系列
  • RS Stock No. 264-603
  • Mfr. Part No. YQ3LAM10DTFTR
个
RMB3.72(exc. VAT)
有库存
STMicroelectronics, M24C02-FMC6TG 串行 EEPROM, 2 kB, 串行 I2C接口, 900 ns, 8引脚, UFDFPN-8, 表面安装, 256 K x 8 Bit
  • RS Stock No. 239-6315
  • Mfr. Part No. M24C02-FMC6TG
个（每托盘 25 ）
RMB1.206(exc. VAT)
正在逐步停售
Taiwan Semiconductor 通孔, SF36G R0, 3 A, 400 V, DO-201AD, 开关整流器, 2引脚 二极管, 单, SF36G系列
  • RS Stock No. 688-2160
  • Mfr. Part No. SF36G R0
个（每托盘 10 ）
RMB3.006(exc. VAT)
暂时缺货
Nexperia , 1路 电压调节器 稳压二极管, 单, 标称2.7 V, 最大500 mW 5 %, SOD-80, 表面安装, 2引脚
  • RS Stock No. 508-652
  • Mfr. Part No. BZV55-C2V7,115
个（每托盘 200 ）
RMB0.284(exc. VAT)
有库存
Wolfspeed 系列 N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=1.2 kV, 193 A, 7引脚
  • RS Stock No. 916-3879
  • Mfr. Part No. CAS120M12BM2
个
RMB4,737.89(exc. VAT)
供应短缺
Taiwan Semiconductor P型沟道 增强型 MOSFET, Vds=30 V, 3 A, SOT-23, 表面安装, 3引脚
  • RS Stock No. 743-6030P
  • Mfr. Part No. TSM2307CX RFG
个 (以每卷装提供)
RMB1.646(exc. VAT)
暂时缺货
KEMET , USEQFCSA391100 环境传感器, 应用于工业, 森林保护, 基础设施保护, 油, 气体, 12 ms响应
  • RS Stock No. 205-5785
  • Mfr. Part No. USEQFCSA391100
每管：50 个
RMB416.065(exc. VAT)
有库存
Vishay 单向, 1N6280A-E3/54 1 TVS二极管, 单, 通孔安装, 最小击穿22.8 V, 1.5 kW, 1.5KE, 2引脚
  • RS Stock No. 902-6581
  • Mfr. Part No. 1N6280A-E3/54
个（每托盘 25 ）
RMB4.034(exc. VAT)
有库存
STMicroelectronics 面板, 50 A, 200 V, ISOTOP, 开关整流器, 4引脚 二极管, 隔离式, STTH10002系列
  • RS Stock No. 168-6629
  • Mfr. Part No. STTH10002TV1
每管：10 个
RMB174.839(exc. VAT)
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Texas Instruments 10 bit 4 DAC, SOIC封装, 16引脚 102 ksps, SPI, 微细线, QSPI接口
  • RS Stock No. 100-3884
  • Mfr. Part No. TLV5604ID
每管：40 个
RMB100.629(exc. VAT)
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Nexperia PBHV9050T,215 晶体管, SOT-23, 3引脚, IC -150 mA PnP, VCEO -500 V, VCBO -500 V, 表面安装
  • RS Stock No. 781-6764
  • Mfr. Part No. PBHV9050T,215
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RMB1.604(exc. VAT)
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Texas Instruments, LMH6629SDE/NOPB 运算放大器, 8引脚, 1 GHz增益带宽积, 1通道, WSON, 表面安装, 5.5 V, 2.7 V, 1600 V/μs
  • RS Stock No. 811-5769
  • Mfr. Part No. LMH6629SDE/NOPB
个
RMB43.27(exc. VAT)
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