《大学物理》PPT参考资料：第八章 固体的能带结构 §8.7 半导体的其他特性和应用

§8.7半导体的其他特性和应用 ◆热敏电阻(自学) 光敏电阻(自学) ◆温差电偶(自学) 集成电路: PN结的适当组合可以作成具有放大 作用的晶体三极管( trasistor),以 及其他一些晶体管

1 §8.7 半导体的其他特性和应用  热敏电阻（自学）  光敏电阻（自学） P-N 结的适当组合可以作成具有放大 作用的晶体三极管（trasistor），以 及其他一些晶体管。  集成电路：  温差电偶（自学）

1947年12月23日,美国固定针 探针 贝尔实验室的半导体小 组做出了世界上第一只 G晶片 具有放大作用的 固定针B 点接触型晶体三极管。 1956年小组的三位成员获诺贝尔物理奖。 w=Rochela 巴丁 布拉颠肖克来

2 1947年12月23日，美国 贝尔实验室的半导体小 组做出了世界上第一只 具有放大作用的 点接触型晶体三极管。  固定针B 固定针A 探针 Ge晶片 1956年小组的三位成员获诺贝尔物理奖。 巴丁 布拉颠 肖克来

The Invention! 晶体管的发明

3 晶体管的发明

后来,晶体管又从点接触型发展到面接触型。 电信号 R 晶体管比真空电子管体积小,重量轻, 成本低,可靠性高,寿命长,很快成为 第二代电子器件

4 p n p 电信号 c b Veb Vcb R e ~ 后来，晶体管又从点接触型发展到面接触型。 晶体管比真空电子管体积小，重量轻， 成本低，可靠性高，寿命长，很快成为 第二代电子器件

集成电路 →大规模集成电路 超大规模集成电路」 下图为 INMOS T900微处理器: 每一个集成块(图中一个长方形部分) 约为手指甲大小, 它有300多万个三极管

5 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路 下图为INMOS T900 微处理器: 每一个集成块（图中一个长方形部分） 约为手指甲大小， 它有300多万个三极管

Plates 31B The INMOS T900 transistor microprocessor, a chip about the size of a finger nail, which has more than 3 million working transistors (Photograph reproduced courtesy INMOS Ltd)

6

◆半导体激光器 半导体激光器是光纤通讯中的重 要光源,在创建信息高速公路的 工程中起着极重要的作用 下面是最简单的GaAs同质结半导体激光器, 其核心部分是 p型GaAs和n型GaAs 构成的PN结 (通过掺杂补偿工艺制得)

7 半导体激光器 半导体激光器是光纤通讯中的重 要光源，在创建信息高速公路的 工程中起着极重要的作用。 其核心部分是 p型 GaAs 和 n型 GaAs 构成的P-N 结 （通过掺杂补偿工艺制得）。 下面是最简单的GaAs 同质结半导体激光器

典型尺寸: p+)GaAs 长L=250~500m PN结 宽w=5~10μm 解理面 n-GaAs 厚d=0.1~0.2um 它的激励能源 是外加电压 (电泵).在正向 H 偏压下工作 有大量载流子跃迁 到较高能量的能级上。 PN结④ (p+)GaAs (n-GaAs

8 典型尺寸： 长 L = 250～500 m 宽 ｗ= 5～10 m 厚 d = 0.1～0.2 m 它的激励能源 是外加电压 (电泵)．在正向 偏压下工作。 解理面 P-N结 P-N结 有大量载流子跃迁 到较高能量的能级上

当正向电压大到一定程度时 在某些特定的能级之间造成 p+)GaAs 粒子数反转的状态, PN结 形成电子与空穴复合发光。解理面 (n-GaAs 由自发辐射引起受激辐射 丰 PN结本身就形成一个 光学诸振腔,它的两个 端面就相当于两个反射镜, 形成激光振荡。 (p+)GaAs n-GaAs 适当镀膜后可达到所要求的 很高的反射系数,并利于选频

9 当正向电压大到一定程度时， 在某些特定的能级之间造成 粒子数反转的状态， 形成电子与空穴复合发光。 P-Ｎ结本身就形成一个 光学谐振腔，它的两个 端面就相当于两个反射镜， 形成激光振荡。 适当镀膜后可达到所要求的 很高的反射系数，并利于选频。． 由自发辐射引起受激辐射。. 解理面 P-N结 P-N结

半导体激光器的特点: 体积小成本低效率高 制造方便 极易与光纤接合 功率可达102mW 所需电压低(只需15V) 第八章晶体的能带结构结束

10 半导体激光器的特点： 第八章晶体的能带结构结束 功率可达 102 mW 效率高 制造方便 成本低 所需电压低(只需1.5V ) 体积小 极易与光纤接合