Linh kiện bán dẫn

Các linh kiện bán dẫn, còn được gọi là phần tử bán dẫn, là những linh kiện điện tử tận dụng đặc tính điện tử của vật liệu bán dẫn như silic, germani, và arsenua galli, cũng như các chất bán dẫn hữu cơ.

Linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên dẫn truyền điện tử ở trạng thái rắn, khác với các trạng thái truyền điện tử như phát xạ nhiệt hoặc khí trong chân không của các đèn điện tử chân không. Do đó, linh kiện bán dẫn đã thay thế linh kiện ion nhiệt trong hầu hết các ứng dụng.

Các linh kiện bán dẫn có thể được sản xuất dưới dạng linh kiện rời hoặc mạch tích hợp (IC). Trong một IC có thể chứa từ vài linh kiện (ít nhất là hai) đến hàng tỷ linh kiện, được gia công và kết nối trên một nền bán dẫn duy nhất, gọi là tấm wafer.

Vật liệu bán dẫn

Silic (Si) là vật liệu phổ biến nhất trong các linh kiện bán dẫn. Với chi phí nguyên liệu thấp, quy trình chế biến đơn giản, phạm vi nhiệt độ làm việc rộng, và khả năng chế tạo tấm nền có đường kính lên đến 300 mm (12 in), silic nổi bật so với các vật liệu cạnh tranh khác.

Germani (Ge) là vật liệu bán dẫn đầu tiên được sử dụng, nhưng nhạy cảm với nhiệt độ khiến nó kém hơn silic. Hiện tại, germani thường được kết hợp với silic để tạo ra các linh kiện SiGe có tốc độ rất cao. IBM là một trong những nhà sản xuất chính của các linh kiện này.

Arsenua galli (GaAs) cũng được ứng dụng rộng rãi trong các linh kiện tốc độ cao, nhưng việc chế tạo tấm nền lớn gặp khó khăn. Việc sản xuất hàng loạt linh kiện GaAs có chi phí cao hơn nhiều so với silic.

Các vật liệu ít phổ biến khác cũng đang được sử dụng hoặc nghiên cứu để phát triển thêm.

Carbide silic (SiC) đã được áp dụng trong sản xuất điốt phát sáng xanh lam (LED). Nó đang được nghiên cứu cho các linh kiện bán dẫn có khả năng chịu nhiệt độ hoạt động rất cao và môi trường có bức xạ ion hóa lớn. Hiện tại, điốt IMPATT là một loại linh kiện được chế tạo từ SiC.

Các hợp chất indi khác nhau như arsenua, antimonua, và phosphua indi đang được ứng dụng trong sản xuất LED và điốt laser.

Sulfide seleni đang được nghiên cứu để chế tạo các tế bào năng lượng mặt trời.

Chất bán dẫn hữu cơ được sử dụng trong điốt phát sáng hữu cơ.

Danh sách các linh kiện bán dẫn phổ biến

Theo thông tin từ Alldatasheet và các trang web chuyên về linh kiện.

Linh kiện hai chân bao gồm:

• DIAC
• Điốt biến dung (Varicap)
• Điốt Gunn (Thiết bị electron chuyển giao, Điốt TED)
• Điốt TVS (Điốt hạn chế điện áp tạm thời)
• Điốt IMPATT (Điốt tác động ion hóa, Avalanche Transit-Time diode)
• Điốt laser
• Điốt phát quang (LED)
• Điốt PIN
• Điốt quang (Photodiode)
• Điốt Schottky
• Điốt tunnel
• Điốt Zener
• Điốt chỉnh lưu
• Pin mặt trời
• Varistor
• VCSEL (Laser phát xạ bề mặt lỗ đứng)
• Phototransistor

Linh kiện ba chân bao gồm:

• Transistor lưỡng cực BJT
• Transistor Darlington
• Transistor hiệu ứng trường FET, JFET, MOSFET
• Transistor HEMT (Transistor di động electron cao)
• Transistor IGBT
• Thyristor SCR (Chỉnh lưu silicon điều khiển), GTO (Gate-turn-off)
• TRIAC
• Transistor đơn nối UJT (Transistor một cực)
• Ổn áp (Voltage regulator)

Linh kiện bốn chân bao gồm:

• Photocoupler (Optocoupler)
• Cảm biến hiệu ứng Hall (cảm biến từ trường)

Linh kiện đa chân bao gồm:

• IC (Mạch tích hợp)
• ADC (Chuyển đổi analog-số), DAC (Chuyển đổi số-analog)
• Cổng logic
• Khuếch đại thuật toán
• Multiplexer, Demultiplexer
• Flip-flop
• Mạch cộng (Adder)
• Mạch đếm (Counter)
• Thanh ghi dịch (Shift register)

VLSI (Tích hợp quy mô rất lớn):

• Cảm biến CCD
• Chipset
• CPU, GPU (Bộ vi xử lý trung tâm và đồ họa)
• Vi điều khiển (Microcontroller)
• Generic Array Logic (GAL), Programmable Array Logic (PAL), Field Programmable Gate Array (FPGA)
• RAM
• ROM, PROM, EPROM, EEPROM (Bộ nhớ chỉ đọc)
• Bộ nhớ flash

• Linh kiện điện tử
• Ký hiệu điện tử
• Sơ đồ mạch điện

Liên kết ngoài

• Alldatasheet
• Sách học điện tử