Ինչու մեզ անհրաժեշտ են բարդ կիսահաղորդիչներ:

Չնայած սիլիկոնային տեխնոլոգիան եւ արդյունաբերական ցանցը հասուն են, իսկ չիպի արտադրության արժեքը ցածր է, նյութի ֆիզիկական հատկությունները սահմանափակում են դրա կիրառումը օպտոէլեկտրոնիկայում, բարձր հաճախականությամբ եւ բարձրորակ սարքերում: Կիսահաղորդչային նյութերի երեք սերունդներն ունեն տարբեր բնութագրեր, որոնք նաեւ որոշում են իրենց սեփական առավելությունները եւ հարմար են դիմումների տարբեր սցենարների համար:

Կիսահաղորդիչների առաջին սերունդը ներառում է սիլիկոն եւ գերմանություն, որոնք ունեն նեղ անուղղակի ժապավենի բացեր եւ ցածր հագեցած էլեկտրոնների շարժունակություն: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են ցածր լարման, ցածր հաճախության (մոտ 3 ԳՀԾ), միջին եւ ցածր էներգիայի (մոտ 100W) տրանզիստորների եւ դետեկտորների մեջ: Ներկայումս դրանք կիսահաղորդչային սարքերի եւ ինտեգրված սխեմաների հիմնական արտադրական նյութերն են. Հասուն արդյունաբերական շղթայի եւ ցածր գնի պատճառով ներթափանցման մակարդակը գրեթե 95% է:

Կիսահաղորդիչների երկրորդ սերունդը ներառում է Gallium Arsenide, Indium Phosbide եւ այլն, որոնք ուղիղ խմբի բացթողում են եւ ունեն ավելի բարձր էլեկտրոնային շարժունություն: Դրանք լայնորեն կիրառվում են արբանյակային հաղորդակցությունների, շարժական հաղորդակցությունների եւ GPS նավիգացիոն դաշտերում `մոտ 100W եւ մոտ 100 ԳՀ-ի հաճախականություն: Այնուամենայնիվ, Gallium Arsenide ռեսուրսները համեմատաբար սակավ են եւ թանկ են, եւ նյութը թունավոր է եւ ավելի մեծ ազդեցություն է ունենում շրջակա միջավայրի վրա: Դրա ներթափանցման մակարդակը գրեթե 1% է:

Կիսահաղորդիչների երրորդ սերունդը ներառում է սիլիկոնային կարբիդ, Gallium Nitride եւ այլն, որոնք ունեն խոշոր ավազակախմբի, բարձր տրոհման էլեկտրական դաշտի, բարձր ջերմային հագեցման արագ եւ ուժեղ ճառագայթման դիմադրություն: Նրանք կարող են բավարարել էլեկտրաէներգիայի տեխնոլոգիաների պահանջները բարձր ջերմաստիճանի, բարձր էներգիայի, բարձր լարման, բարձր հաճախականության եւ ճառագայթահարման դիմադրության համար, եւ դրա ներթափանցման մակարդակը կազմում է մոտ 5%:

Իրականում, երբ սիլիկոնային կիսահաղորդչային նյութերի գերակշռում է Մուրի օրենքը, աստիճանաբար մոտենում է իր ֆիզիկական սահմանին, բարձրակարգ բարձրակարգ շարժունակությամբ, բարձրագույն խիտ բեկորային դաշտի ուժեղ ուժով, բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ եւ լայն էներգիայի ժապավենը կդառնա:

Բարդի կիսահաղորդչային սարքերի աճող ժողովրդականության եւ բարդության տարածման միջոցով առաջադրվել են նոր պահանջներ `կիրառման կարիքների համար բարդ կոստյումներ, ցածր կորուստ, ցածր հզորության, բարձր էներգիայի կատարման, բարձր ինտեգրման եւ արտադրանքի ձեւերից: Պահանջներ, արտադրանքի հուսալիության բարելավում: