Kapan menggunakan semikonduktor yang mana?

Jadi saya tahu bahwa silikon adalah semikonduktor yang paling umum di sana sejauh ini. Tetapi saya juga tahu bahwa ada banyak pilihan lain; silikon karbida, germanium, paduan SiGe, gallium arsenide, aluminium gallium phosphide, merkuri cadmium telluride yang terdengar ...

Jadi, properti apa yang akan membuat perancang perangkat memilih satu dari yang lainnya? Saya mengerti bahwa untuk LED dan dioda laser yang cocok dengan celah pita untuk memberikan energi foton yang tepat akan menjadi salah satu alasan, tetapi adakah yang lain?

Germanium dulunya adalah semikonduktor pilihan, tetapi sudah dihapus dengan silikon sejak awal, dan sekarang hampir mustahil untuk menemukan komponen germanium. Mengapa demikian? Demikian juga, tidak ada yang menggunakan rectifier selenium lagi (meskipun mereka memiliki kerugian yang lebih jelas, seperti tegangan breakdown terbalik yang sangat rendah dan ukuran fisiknya).

Ada banyak tanda tanya dalam pertanyaan ini; Saya harap itu tidak terlalu banyak. Sementara saya ingin tahu tentang hal ini sendiri, saya juga ingin menjadikannya sumber daya untuk digunakan orang lain, jadi saya mencoba untuk menutupi sebanyak mungkin tanah tanpa menyimpang terlalu jauh dari topik.

Silikon memiliki banyak keunggulan yang membuatnya menjadi bahan semikonduktor yang dominan:

• Oksida asli. Ini adalah kunci pengembangan MOSFET.
• Kekokohan fisik yang relatif baik. Beberapa bahan lain yang bersaing lebih rapuh, yang menyebabkan kerugian dalam produksi hanya karena kerusakan mekanik wafer.
• Kelimpahan di alam. Silikon adalah unsur paling melimpah ke-2 di kerak bumi, membuatnya mudah untuk ditambang, meskipun memurnikannya dengan kemurnian yang dibutuhkan untuk elektronik masih merupakan upaya yang signifikan.

Lebih lanjut, karena silikon begitu banyak digunakan, skala ekonomis membuatnya jauh lebih murah untuk menghasilkan chip atau perangkat dalam silikon daripada di semikonduktor lainnya.

Jadi, jika silikon akan melakukan pekerjaan, kita hampir selalu akan memilih silikon untuk mencapai biaya rendah.

Kami mungkin memilih bahan lain jika perlu

• Bahan celah langsung, biasanya untuk sumber optik seperti LED.
• Celah pita tertentu. Misalnya untuk fotodioda untuk mendeteksi panjang gelombang 1550 nm, celah pita kurang dari sekitar 0,8 eV diperlukan.
• Mobilitas operator tinggi, yang memungkinkan perangkat frekuensi lebih tinggi. Untuk ini, Anda akan melihat bahan-bahan seperti SiGe, GaAs, GaN, atau InP yang digunakan.
• Konstanta kisi tertentu, untuk menumbuhkan satu bahan secara epitaxially pada substrat dari bahan lain. Kemampuan merekayasa konstanta kisi dan celah pita adalah mengapa Anda melihat senyawa terner dan kuaterner seperti yang digunakan GaAlAsP.

Saya akan mengesampingkan pertanyaan tentang bagaimana dopan dipilih karena 1) Saya hampir tidak tahu apa-apa tentang itu, dan 2) pilihan dopan mungkin berbeda untuk setiap bahan semikonduktor.