优化能源效率与化合物半导体

化合物半导体半导体,包含两个或两个以上的元素。这些半导体晶体生长与不同的晶格常数和能带能量,适合发展新颖的光电和电子设备。本文讨论了化合物半导体和他们的角色在设备优化能源效率。

图片来源:约翰·卡明斯/ Shutterstock.com

化合物半导体的重要性

大多数化合物半导体包含集团III和V的元素周期表。砷化镓砷化镓,磷化镓(差距),氮化镓(GaN)、砷化铟(ina)、锑化铟(InSb),氮化铟(酒店),和磷化铟(InP)共同III-V化合物半导体。输入和砷化镓主要用于光学和高频设备。

等化合物半导体碲化镉(集团),硒化镉,和硫化锌外壳和硒化锌(奈米),通常是由元素从第二组和组VI。此外,从同一组不同的元素,比如第四组,还可以用于合成化合物半导体如碳化硅(SiC)和硅锗(锗硅)。

在商业应用中过去,化合物半导体没有广泛用作硅半导体,这些晶体增长是比硅更困难。此外,化合物半导体制造业是昂贵的,晶体有着大量的缺陷。比单元素半导体化合物半导体也更脆弱。

然而,化合物半导体制造业近年来降低成本。虽然复合半导体制造的成本和复杂性仍高于传统的硅半导体、复合半导体的基本材料性能在多个应用程序使他们至关重要,特别是传感和光电应用程序。

例如,化合物半导体扮演至关重要的角色光电设备用于固态照明、高密度数据存储、和光伏发电由于其直接能带结构和灵活地综合使用几种化合物半导体带隙工程结构。

因此,可以用来创建复合半导体量子结构和异质结构,例如量子点(量子点)和量子井(QWs),广泛用于光电设备,包括半导体光放大器、调节器、光电探测器和激光。其他重要的化合物半导体的应用包括自治和电动汽车、无线电探测和测距(雷达),5 g,流动性,能源和新的商业模式。

复合半导体的内在属性,如在高频率和温度、较高的电子饱和速度,有效的发射和检测的光,可变热导,压电电阻效应,压电,和带隙的变化,这些在传统的硅半导体技术的关键优势。

纳米马达、微型测辐射热仪、射频电感器、波导开关,悬臂梁,和wavelength-tunable微腔器件如二极管、发光二极管(led),垂直腔面发射激光器(VCSELs)、光学放大器,和光学过滤器所制作的微加工复合半导体。

化合物半导体用元素从第三组和第四组V和元素只能从组用于微系统由于其材料属性。例如,GaAs-based半导体被广泛的研究制造集成传感器由于其高压电和优良的热电性质。

砷化镓能够满足最大热阻的要求作为其热导率显著低于硅。同样,异常测辐射热的红外传感器使用暂停合成铝砷化镓(AlGaAs)膜由于其宽能隙,高塞贝克系数和压电特性。

GaAs-based材亚博网站下载料也被用来制造自组装,strain-driven三维(3 d)微/纳米结构。InP-based材亚博网站下载料被认为是适用于光纤通信系统光源由于低色散和损失1.5μm和1.3μm波长。

宽能带隙化合物半导体材料、碳化硅、氮化镓等,可以轻松用于微机电系统(MEM亚博网站下载S)应用程序在极端环境中。硅薄膜已经被用于合成玩具小汽车热电堆和测辐射热计优良的热电性质。

提高能源效率在使用复合半导体设备

增加部署人工智能(AI)和物联网(物联网)应用程序和不断增长的迁移到云上增加了需要提高能源效率的能源密集型的IT基础设施。

化合物半导体,特别是原文如此,拥有更高的能源效率比硅半导体由于SiC反向电荷和能量损失明显降低,减少所需的能量在关闸和接通阶段和开关电源。

冷却系统的需要也消除了由于较低的热损失,降低设备的重量和空间和降低基础设施成本。此外,可以使用碳化硅在高操作温度比纯硅由于其广泛的带宽。

化合物半导体与更广泛的能带电击穿电场高和降低对辐射的敏感性。高导热系数的SiC允许更好的热耗散。因此,形式因素,小于硅可以实现使用原文如此,导致小包装和降低成本。

碳化硅二极管的电流和温度瞬态不影响经济复苏的电流和时间,与硅二极管,恢复当前增加温度和时间显著增加。因此,碳化硅二极管可以有效地减少能源损失在反平行的硅绝缘栅双极晶体管(igbt)。

在混合动力电动汽车等实际应用,硅与碳化硅组件组件的替换可以牵引效率提高10%,大大降低了散热器体积。

同样,更快,更轻、更小、更可靠和更节能的电力电子组件可以使用宽禁带化合物半导体制造GaN和碳化硅等代替硅。

总结、复合半导体将更广泛地使用在未来由于其优越的材料特性对硅半导体及其作用,优化设备的能源效率。

更多的从AZoM: AI和3 d印刷之间的十字路口

引用和进一步阅读

Jagadish C。棕褐色,第三世布达,M。、Barik年代。、Mokkapati年代。傅,l . (2011年)。无序化的量子结构光电设备集成。全面的半导体科学技术亚博老虎机网登录,584 - 625。https://doi.org/10.1016/b978 - 0 - 44 - 453153 - 7.00004 - 3所示

Hillmer, H。、Dharmarasu n (2008年)。化合物半导体。全面的微系统公司,25-51。https://doi.org/10.1016/b978 - 044452190 - 3.00003 - 3所示

什么是化合物半导体(在线)可以吗https://www.csfusion.org/semiconductor/compound-semiconductor/(2023年2月06访问)

油炸锅,t (2018年)复合半导体硅后的生活方式(在线)可用https://eandt.theiet.org/content/yabo214articles/2018/09/compound-semiconductors-point-the-way-ahead-for-life-after-silicon/(2023年2月06访问)

化合物半导体(在线)可用https://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/semiconductors/compound.php(2023年2月06访问)

埃米利奥M.D.P. (2020年)碳化硅半导体能源效率的重要性(在线)可用https://www.eetimes.eu/the - - -碳化硅半导体的重要性-能源- efficiency/?_ga=2.143931573.1435390715.1675620467 - 1057662769.1675620467 - &_gl=1 * 1829 dww * _ga * MTA1NzY2Mjc2OS4xNjc1NjIwNDY3 * _ga_ZLV02RYCZ8 * MTY3NTYyNDQ2OS4yLjEuMTY3NTYyNDQ3Ny4wLjAuMA. .(2023年2月06访问)

免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。