どの半導体をいつ使用するのですか？

ですから、シリコンが最も一般的な半導体であることは知っています。しかし、他にも数えきれないほどの選択肢があることも知っています。炭化ケイ素、ゲルマニウム、SiGe合金、ヒ化ガリウム、リン化アルミニウムガリウム、恐ろしいサウンドの水銀テルル化カドミウム...

それでは、デバイスの設計者が他のプロパティから1つを選択するようにするには、どのようなプロパティがありますか？バンドギャップを一致させて適切な光子エネルギーを与えるLEDとレーザーダイオードが1つの理由であると理解していますが、他にもありますか？

ゲルマニウムは以前は最適な半導体でしたが、かなり早い段階でシリコンによって起動され、現在ではゲルマニウムコンポーネントを見つけることはほとんど不可能です。何故ですか？同様に、誰もセレン整流器を使用しなくなっています（ただし、途方もなく低い逆ブレークダウン電圧とその物理的なサイズなど、より明白な欠点があります）。

この質問にはたくさんの疑問符があります。それが多すぎないことを願っています。自分自身も気になるところですが、他の人も使えるリソースにしたいので、話題から離れすぎないように、なるべく地面をカバーするようにしました。

シリコンには多くの利点があり、半導体の主要な材料になっています。

• 自然酸化物。これがMOSFETの開発の鍵です。
• 比較的良好な物理的堅牢性。他のいくつかの競合する材料はより壊れやすく、単にウェーハの機械的破損のために生産の損失につながります。
• 自然の豊かさ。シリコンは地球の地殻で2番目に豊富な元素であり、簡単に採掘できますが、電子機器に必要な純度にまで精製することは依然として大きな努力です。

さらに、シリコンは非常に広く使用されているため、規模の経済により、他の半導体よりもシリコンでチップまたはデバイスを製造する方がはるかに安価になります。

したがって、シリコンで十分な場合は、低コストを実現するためにほぼ常にシリコンを選択します。

必要に応じて他の材料を選択する場合があります

• 通常はLEDなどの光源用のダイレクトギャップ材料。
• 特定のバンドギャップ。たとえば、1550 nmの波長を検出するフォトダイオードの場合、約0.8 eV未満のバンドギャップが必要です。
• より高い周波数のデバイスを可能にする高いキャリア移動度。これには、SiGe、GaAs、GaN、InPなどの材料が使用されているのがわかります。
• 別の材料の基板上で1つの材料をエピタキシャル成長させるための特定の格子定数。格子定数とバンドギャップの両方を設計できるため、GaAlAsPのような三元化合物と四元化合物が使用されています。

ドーパントをどのように選択するかという問題については、1）それについてほとんど何も知らない、2）ドーパントの選択が半導体材料ごとに異なる可能性があるため、無視します。