מדוע אנו זקוקים למוליכים למחצה מורכבים?

אף על פי שטכנולוגיית הסיליקון והרשת התעשייתית בוגרת, ועלות ייצור השבבים נמוכה, התכונות הפיזיות של החומר מגבילות את יישומו באופטו-אלקטרוניקה, מכשירים בתדר גבוה וכוח גבוה ומכשירים בטמפרטורה גבוהה. לשלושת הדורות של חומרי מוליכים למחצה יש מאפיינים שונים, הקובעים גם את היתרונות שלהם ומתאימים לתרחישים שונים של יישומים.

הדור הראשון של מוליכים למחצה כולל סיליקון וגרמניום, שיש להם פערי פס עקיפים צרים וניידות אלקטרונים רוויה נמוכה. הם משמשים בעיקר במתח נמוך, בתדר נמוך (כ- 3GHz), בינונית ונמוכה (בערך 100 וולט) טרנזיסטורים וגלאים. הם כיום חומרי הייצור העיקריים למכשירי מוליכים למחצה ומעגלים משולבים; בשל הרשת התעשייתית הבוגרת ועלות נמוכה, שיעור החדירה הוא כמעט 95%.

הדור השני של מוליכים למחצה כולל גליום ארסניד, אינדיום פוספייד וכו ', שהם פערי פס ישיר ובעלי ניידות אלקטרונים גבוהה יותר. הם נמצאים בשימוש נרחב בתקשורת לוויינית, תקשורת ניידת ושדות ניווט GPS עם כוח של כ- 100 וולט ותדר של כ- 100 ג'יגה הרץ. עם זאת, משאבי גליום ארסניד הם נדירים יחסית ויקרים, והחומר רעיל ויש לו השפעה רבה יותר על הסביבה. שיעור החדירה שלו הוא כמעט 1%.

הדור השלישי של מוליכים למחצה כולל סיליקון קרביד, גליום ניטריד וכו ', שיש להם את היתרונות של פס פס גדול, שדה חשמלי התמוטטות גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה, קצב הרוויה האלקטרונית המהירה ועמידות בפני קרינה חזקה. הם יכולים לעמוד בדרישות של טכנולוגיית אלקטרוניקה חשמל לטמפרטורה גבוהה, כוח גבוה, מתח גבוה, תדר גבוה ועמידות בפני קרינה, ושיעור החדירה שלו הוא כמעט 5%.

למעשה, מכיוון שחוק מור שנשלט על ידי חומרי מוליכים למחצה סיליקון מתקרב בהדרגה לגבול הפיזי שלו, מוליכים למחצה מורכבים עם ניידות אלקטרונים גבוהה, חוזק שדה פירוט קריטי גבוה, מוליכות תרמית גבוהה, פער אנרגיה ישיר ופס אנרגיה רחבה החלו לעלות, וצפויים להפוך לאחת הדרכים לעבר את חוקו של מור.

עם הפופולריות ההולכת וגוברת ויישום נרחב של מכשירים מוליכים למחצה מורכבים, הועמדו דרישות חדשות לאריזה של מכשירים מוליכים למחצה ומודולים מורכבים כתוצאה מצרכי יישום, כגון אובדן נמוך, השראות נמוכה, צפיפות כוח גבוהה, ביצועים גבוהים של התפעלות, טכנולוגיית מכשירי סיליקון, ותפקוד רב-פונקציות, המניעות את דרכי הפיתוח של אריזות של סיליקון, עם טכנולוגיות סיליקון, עם טכנולוגיית סיליקון, דרישות תוך שיפור אמינות המוצר.