電子學方面~二極體~10點喔

Question

請給我矽與鍺,不同的地方~越多越好 謝謝
EX:矽二極體的逆向峰值電壓高於鍺二極體

Answer 1

　　半導體是一種導電度介於絕緣材料(導電度非常低)及導體(導電度非常高)之間的材料。若將某些雜質原子摻入相當純的半導體材料中就會對這半導體材料的特性產生很大的影響。即使所加的雜質只有千萬分之一的程度，卻會藉能帶結構的改變而使得材料的電氣特性完全改觀。經過這種摻雜過程的半導體材料稱為外質材料。 在半導體裝置的製造上有兩種非常重要的外質材料 : n 型及 p 型。他們也是構成半導體裝置的基本單元。 n 型材料是當所加的雜質為像銻、砷及磷這種五個價電子的元素。 p 型材料是在純鍺或矽晶體中摻入具有三個價電子的雜質原子而形成，如硼、 鎵合銦。從注意到二極體由外加電壓所產生的電流方向即可輕易地判斷出二極體是處 於導通或截止狀態。對慣性電流而言(與電子流方向相反)，若所產生的電流 方向與二極體符號的箭頭方向相同時，就表示二極體處於導通區域，反之則相反。
　　由製造商對某一半導體裝置所提供的表格通常有兩種形式。一種是僅對裝置作一簡要的說明。另一種則是藉著圖表、應用等對某一個別裝置作詳細的說明。但是，不論何種形式，有些數據是必要的，這些數據包括:
(1)最大順向電壓 Ｖf(max)(在所指定的電流及溫度下)。
(2)最大順向電流 Ｉf(max)(在所指定的溫度下)。
(3)最大逆向電流 Ｉr(max)(在所指定的溫度下)。
(4)逆向電壓額定值(PIV)或(PRV)或崩潰電壓V(BR)(在所指定的溫度下)。
(5)最大電容量。
(6)最大ｔrr。
(7)最大工作(或外殼)溫度。
　　由於所討論的二極體不同，也許會提出一些其它的數據，例如頻率範圍、雜訊度 、交換時間、熱阻等數據。 下面為我們常見二極體的種類和其功用:
[1]稽納二極體(Zener Diode):
　　稽納二極體常用來調整電壓，而且就像整流二極體一樣，在許多電源供應的用 途上非常重要。稽納二極體是一種矽材料 pn 接面元件，其與整流二極體的差 別在於專門選用其逆向崩潰區。稽納二極體的崩潰電壓，是在製造時仔細地控 制摻雜程度。
[2]變容二極體(Varactor Diodes):
　　變容二極體可隨電壓控制的電容器，其原理為 pn 接面逆向偏壓時，由空乏區兩邊形成的接面電容。變容二極體主要用於調諧電路，例如電視的調諧器及其他市售的收音機，均用變容二極體為其零件。變容二極體在高頻範圍(由最小的電容量來限定)的應用包括了調頻調變器、自動頻率控制裝置、可調帶通濾波器 及參數放大器等。
[3]蕭基特二極體(Schottky Diodes):
　　蕭基特二極體主要應用於高頻和高速切換中，它們又稱為熱載子二極體。蕭基特二極體是由微量摻雜的半導體(通常為 n 型)，與諸如金、銀或鉑等金屬結合而成，因此其接面並非 pn 接面。 蕭基特二極體是一種快速切換二極體，而其應用即著眼於此特性，例如它們可 作高頻信號的整流作用。
[4]透納二極體(Tunnel Diodes):
　　透納二極體具有一種負電阻的特性，其特性使其在振盪器與微波放大器內非常有用。透納二極體是由鍺或砷化鎵所組成，其 p 與 n 型區都比一般二極體摻 雜較濃。因摻雜濃而使其空乏區變窄，同時也能在逆向偏壓時導通，所以並無 一般二極體的崩潰效應。
[5]功率二極體(Power Diodes):
　　有些二集體是專門為了在高功率及高溫下應用工作而設計的。功率二極體最常備用在整流的過程中，這時交流信號(平均值均零)將被轉換成有一平均值(或直流位準)的信號。當應用在這方面的工作時，二極體通常被稱為整流器。在大電流、高溫及 PIV 額定的要求下，大多數的功率二極體都是以矽質材料製成的。
[6]發光二極體(Light-Emitting diode(LED)):
　　發光二極體正如它的名稱所示，當它受激時可對外發出可見光。發光二極體並非以鍺或矽所製造，通常係以砷磷化鎵或磷化鎵所製成。因所用於製造的材料不同，則其放射光的波長也不同，顏色自然不同。由砷磷化鎵發出的為紅色光，而磷化鎵則在黃色與綠色之間。LED主要應用為指示燈與顯示器。
[7]光二極體(Photodiodes):
　　光二極體是一種半導體 pn接面形的裝置，它的工作區被局限於逆偏區。它主要是由p型或n型材料中因熱量所產生的少數載子所形成。光二極體多半用作感測器，如工業上用以檢測輸送帶物件，通過某點的光二極體，用以計數物件。
[8]液晶顯示器(Liquid-Crystal Displays(LCD)):
　　液晶顯示器與LED相比下，它具有低功率工作的優點。一般LCDN所需要的功率在微瓦的數量級，而同等的LED則需要毫瓦的數量級。液晶本身是一種能像液體一樣流動的材料。但它的分子結構卻具有與固體相通的性質。目前最常用的兩種LCD是場效型與動態散射型。
[9]光導體(Photoconductive Cells):
　　光導體是一種端電阻會隨入射光強度變化的兩端點半導體裝置。它也常被稱為光阻器。製作光阻器所最常用的材料為硫化鎘及硒化鎘。光導體並不像其它光電二極體那樣一個接面。它只是連接在兩點間的薄薄一層材料。

Answer 2

請看下面的Energy Band Diagram, Ge 和 Si是間接能隙而GaAs是直接能隙,因此Ge 和 Si都會遇到散熱處理問題,由於Ge的Band Gap是0.72ev, Si是1.17ev,所以在相同掺雜濃度,Si的可使用溫度較高,這是Si勝出的主要原因.此外,Ge二極體的逆向漏電流較大與崩潰電壓較低,也是Si勝出的原因.另外,Si的氧化物不怕水,Ge的氧化物怕水,因此Ge在IC化製程的困難度高很多.而且無法MOS化!
圖片參考：http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/book/chapter2/gif/fig2_3_3.gif