چرا ما به نیمه هادی های مرکب احتیاج داریم؟

اگرچه فناوری سیلیکون و زنجیره صنعتی بالغ هستند و هزینه تولید تراشه کم است ، اما خصوصیات فیزیکی مواد آن کاربرد آن را در نوری ، با فرکانس بالا و دستگاه های با قدرت بالا و دستگاه های درجه حرارت بالا محدود می کنند. سه نسل از مواد نیمه هادی دارای ویژگی های مختلفی هستند که مزایای خاص خود را نیز تعیین می کند و برای سناریوهای مختلف کاربردی مناسب است.

نسل اول نیمه هادی ها شامل سیلیکون و ژرمنیوم است که دارای شکاف باند غیرمستقیم باریک و تحرک الکترون اشباع کم هستند. آنها عمدتاً در ترانزیستور و آشکارسازها و آشکارسازهای کم ولتاژ کم ، با فرکانس پایین (حدود 3 گیگاهرتز) ، متوسط ​​و کم مصرف (حدود 100W) استفاده می شوند. آنها در حال حاضر مواد اصلی تولید برای دستگاه های نیمه هادی و مدارهای یکپارچه هستند. با توجه به زنجیره صنعتی بالغ و کم هزینه ، میزان نفوذ تقریباً 95 ٪ است.

نسل دوم نیمه هادی ها شامل آرسنید گالیم ، ایندیم فسفید و غیره است که شکاف های باند مستقیم دارند و دارای تحرک الکترونی بالاتری هستند. آنها به طور گسترده در ارتباطات ماهواره ای ، ارتباطات سیار و زمینه های ناوبری GPS با قدرت حدود 100W و فرکانس در حدود 100 گیگاهرتز استفاده می شوند. با این حال ، منابع آرسنید گالیم نسبتاً کمیاب و گران است و مواد سمی است و تأثیر بیشتری بر محیط زیست دارد. میزان نفوذ آن تقریباً 1 ٪ است.

نسل سوم نیمه هادی ها شامل کاربید سیلیکون ، نیترید گالیم و غیره است که دارای مزایای باند بزرگ ، میدان الکتریکی با شکست زیاد ، هدایت حرارتی بالا ، میزان اشباع سریع الکترونی و مقاومت شدید تابش است. آنها می توانند الزامات فناوری الکترونیک قدرت را برای دمای بالا ، قدرت بالا ، ولتاژ بالا ، فرکانس بالا و مقاومت در برابر تابش برآورده کنند و میزان نفوذ آن تقریباً 5 ٪ است.

در حقیقت ، همانطور که قانون مور تحت سلطه مواد نیمه هادی سیلیکون به تدریج به حد فیزیکی خود نزدیک می شود ، نیمه هادی های مرکب با تحرک الکترونی بالا ، قدرت میدان خرابی بحرانی ، هدایت حرارتی بالا ، شکاف انرژی مستقیم و باند انرژی گسترده شروع به افزایش کرده اند و انتظار می رود که به یکی از راه های پیشی گرفتن از قانون مور تبدیل شود.

With the increasing popularity and widespread application of compound semiconductor devices, new requirements have been put forward for the packaging of compound semiconductor devices and modules due to application needs, such as low loss, low inductance, high power density, high heat dissipation performance, high integration, and multi-functions, which are giving rise to development routes different from silicon device packaging technology and product forms, with the aim of using advanced packaging technology to meet the above الزامات ضمن بهبود قابلیت اطمینان محصول.