Полупроводниковые приборы

Полупроводнико́вые прибо́ры, электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках (ПП). В электронике полупроводниковые приборы используются в устройствах для обработки электрических сигналов, а также для преобразования одних видов энергии в другие.

Полупроводниковые приборы разделяют на два больших класса: дискретные полупроводниковые приборы, конструктивно оформленные в виде отдельных самостоятельных устройств, и интегральные полупроводниковые приборы – активные элементы интегральных схем (преимущественно полевые транзисторы со структурой металл–оксид–полупроводник, или МОП-транзисторы, и биполярные транзисторы).

Дискретные полупроводниковые приборы различают по назначению, принципу действия, типу основного полупроводникового материала, конструкции и технологии, виду характеристик, областям применения. К основным классам таких полупроводниковых приборов относят:

• электропреобразовательные приборы;
• оптоэлектронные приборы;
• полупроводниковые СВЧ-приборы (диоды Ганна, туннельные диоды, лавинно-пролётные диоды и др.);
• полупроводниковые детекторы ядерных излучений, термоэлектрические приборы, магнитоэлектрические приборы (например, преобразователи Холла);
• тензометрические приборы и др.

Электропреобразовательные приборы служат для преобразования электрических сигналов (полупроводниковые диоды, в том числе варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки, транзисторы, тиристоры и др.). Оптоэлектронные приборы преобразуют световые сигналы в электрические и наоборот (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, солнечные элементы, полупроводниковые лазеры, светоизлучающие диоды, приборы с зарядовой связью). Термоэлектрические приборы преобразуют тепловую энергию в электрическую и наоборот (термоэлемент, термоэлектрический генератор, терморезистор и т. п.). Тензометрические приборы изменяют своё электрическое сопротивление вследствие деформации, вызываемой приложенными к нему механическими напряжениями.

В зависимости от применяемого полупроводникового материала различают германиевые, кремниевые, арсенид-галлиевые и другие приборы.

По конструктивным и технологическим признакам полупроводниковые приборы разделяют на точечные и плоскостные. Плоскостные, в свою очередь, делят на сплавные, диффузионные, мезапланарные, планарные, эпипланарные и т. п. В основе технологии большей части полупроводниковых приборов лежат такие основные процессы, как защита поверхности полупроводника тонкой плёнкой диэлектрика, фотолитография, диффузия примесей и ионное легирование, нанесение тонких плёнок. Полупроводниковые приборы выпускают в металлокерамических или пластмассовых корпусах, защищающих приборы от внешних воздействий (исключение составляют бескорпусные ПП приборы).

Малые габаритные размеры, масса и потребляемая мощность, высокая надёжность и механическая прочность способствовали распространению полупроводниковых приборов и быстрому развитию полупроводниковой электроники.

К началу 2010-х гг. номенклатура полупроводниковых приборов, выпускаемых промышленностью во всех странах мира, насчитывала свыше 100 тыс. типов приборов различного назначения, работающих как на самых низких частотах (порядка долей Гц), так и в миллиметровом диапазоне (до нескольких ТГц и более), в диапазоне рабочих мощностей от мкВт до нескольких кВт. В 2020 г. объём производства продукции полупроводниковой промышленности в денежном выражении составлял $440,4 млрд.