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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88 的 999+
有库存
Microchip 电压温度传感器芯片, ±2°C精度, 模拟接口, 3针, 电压输出, 贴片安装, 最高+125 °C, SOT-23B
  • RS 库存编号 738-6001
  • 制造商零件编号 TC1047AVNBTR
个（每托盘 5 ）
RMB5.216(不含税)
有库存
Vishay 螺钉接线端子, VS-16F40, 16 A, 400 V, DO-203AA, 标准恢复二极管整流器, 2引脚 二极管, 螺柱阴极, VS-16F系列
  • RS 库存编号 169-6033
  • 制造商零件编号 VS-16F40
个 (以毎袋：100)
RMB22.294(不含税)
有库存
Infineon N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=200 V, 94 A, TO-247, 通孔安装, 3引脚, IRFP90N20DPBF, HEXFET系列
  • RS 库存编号 639-1857
  • 制造商零件编号 IRFP90N20DPBF
个
RMB46.53(不含税)
有库存
DiodesZetex , 2 N型沟道 隔离式 增强型 功率 MOSFET, Vds=40 V, 7 A, SOIC, 表面安装, 8引脚, DMN4031SSD-13
  • RS 库存编号 823-3236
  • 制造商零件编号 DMN4031SSD-13
个（每托盘 20 ）
RMB3.938(不含税)
最后的 RS 库存
Infineon, BBY6602VH6327XTSA1 变容二极管, SC-79封装, 单, 最大反向12 V 66 pF, 2引脚, 1.6 mm长
  • RS 库存编号 259-1412
  • 制造商零件编号 BBY6602VH6327XTSA1
个（每托盘 25 ）
RMB1.745(不含税)
暂时缺货
STMicroelectronics , STM32H750VBT6 STM32H750VB 微控制器, ARM Cortex-M7内核, 100引脚, LQFP, 最大480 MHz, 128kB 闪存, 512 kB RAM
  • RS 库存编号 196-2057
  • 制造商零件编号 STM32H750VBT6
个
RMB69.61(不含税)
最后的 RS 库存
Microchip 仿真器开发套件, JTAG ICE, 适用于Atmel AT91 ARM7/ARM9/Cortex-M3
  • RS 库存编号 696-2377
  • 制造商零件编号 AT91SAM-ICE
个
RMB798.97(不含税)
暂时缺货
Nexperia 表面, BAT46WJ,115, 250 mA, 100 V, SOD-323, 肖特基二极管整流器, 2引脚 二极管, 单, BAT46WJ系列
  • RS 库存编号 780-5350
  • 制造商零件编号 BAT46WJ,115
个（每托盘 25 ）
RMB0.827(不含税)
有库存
Taiwan Semiconductor 通孔, HER208G, 2 A, 1 kV, DO-15, 开关整流器, 2引脚 二极管, 单, HER208G系列
  • RS 库存编号 688-1956
  • 制造商零件编号 HER208G
个（每托盘 25 ）
RMB1.976(不含税)
有库存
onsemi P型沟道 增强型 MOSFET, Vds=60 V, 2.6 A, SOT-223, 表面安装, 4引脚, NTF系列
  • RS 库存编号 103-5069
  • 制造商零件编号 NTF2955T1G
个（每带 1000 ）
RMB3.903(不含税)
暂时无法供应
DiodesZetex 开关二极管, 单, 1 A 200 V, DO-41, 2引脚, 通孔安装, 1N4003-T
  • RS 库存编号 751-2715
  • 制造商零件编号 1N4003-T
个（每托盘 250 ）
RMB0.62(不含税)
有库存
STMicroelectronics , STM32H7B0RBT6TR STM32H7B0xB 微控制器, ARM Cortex-M7内核, 64引脚, LQFP, 最大280 MHz, 128kB 闪存, 1.4 MB RAM
  • RS 库存编号 330-321
  • 制造商零件编号 STM32H7B0RBT6TR
个
RMB68.56(不含税)
有库存
Renesas Electronics, QS3861PAG8 总线开关, 1元件, 24引脚, TSSOP封装
  • RS 库存编号 217-3757P
  • 制造商零件编号 QS3861PAG8
个 (以每卷装提供)
RMB4.232(不含税)
暂时缺货
Altera, EPM240GT100C5N 复杂可编程逻辑设备, 100引脚, 192个宏单元, 0 °C至85 °C, 24逻辑块, TQFP 7.55 ns, 表面安装 在线系统可编程性, 80个用户I/O, MAX II系列
  • RS 库存编号 169-5511
  • 制造商零件编号 EPM240GT100C5N
个（每套 90）
RMB131.183(不含税)
正在逐步停售
Vishay 硅结型, 单, 200 mA 50 V, SOD-123, 2引脚, 表面安装
  • RS 库存编号 814-8696P
  • 制造商零件编号 1N4150W-E3-08
个 (以每卷装提供)
RMB0.416(不含税)
供应短缺
Wurth Elektronik , 171032401 直流/直流电源模块, 42V输入 24 V输出 可调式, 3 A输出, 5输出, 7引脚, 表面安装, PFM
  • RS 库存编号 901-1548
  • 制造商零件编号 171032401
个
RMB108.83(不含税)
有库存
Texas Instruments LM323K STEEL/NOPB 电压调节器 30 W 20V, 通孔安装→125 °C TO-3, 3引脚
  • RS 库存编号 663-3237
  • 制造商零件编号 LM323K STEEL/NOPB
个
RMB726.29(不含税)
有库存
Nexperia 表面, PMEG3030EP,115, 3 A, 30 V, SOD-128, 肖特基二极管整流器, 2引脚 二极管, 单
  • RS 库存编号 780-5391
  • 制造商零件编号 PMEG3030EP,115
个（每托盘 25 ）
RMB2.916(不含税)
有库存
onsemi N型沟道 增强型 MOSFET, Vds=40 V, 533 A, DFN, 表面安装, 8引脚, NVMTS0D6N04CTXG, NVMTS0D6N04C系列
  • RS 库存编号 186-1425
  • 制造商零件编号 NVMTS0D6N04CTXG
个（每托盘 5 ）
RMB53.132(不含税)
暂时缺货
Nexperia P型沟道 增强型 MOSFET, Vds=60 V, 300 mA, SOT-23, 表面安装, 3引脚, BSH201,215, BSH201系列
  • RS 库存编号 725-8348
  • 制造商零件编号 BSH201,215
个（每托盘 20 ）
RMB2.365(不含税)
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