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半導(dao)(dao)體(ti)指常(chang)溫下導(dao)(dao)電性(xing)能介(jie)于導(dao)(dao)體(ti)與(yu)絕(jue)緣(yuan)體(ti)之間的材料。

半(ban)導(dao)體在集(ji)成電(dian)路、消費電(dian)子(zi)、通信系(xi)統(tong)、光伏發電(dian)、照明、大功率電(dian)源轉換等領域都有應(ying)用(yong)，如二極(ji)管就是采用(yong)半(ban)導(dao)體制作(zuo)的器件(jian)。

無論從科技或是經(jing)濟(ji)發展的角度來看，半導體(ti)的重要性都是非(fei)常巨大的。大部分的電子產品，如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心(xin)單元都和半導體(ti)有著極為密切(qie)的關聯。

常見的(de)半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)(liao)有(you)硅(gui)、鍺(zang)、砷(shen)化鎵(jia)等，硅(gui)是各種半(ban)導(dao)體(ti)材料(liao)(liao)應用(yong)中最具有(you)影響力的(de)一種。

物理定義

物質存在的(de)形式多種多樣，固體(ti)(ti)(ti)、液體(ti)(ti)(ti)、氣(qi)體(ti)(ti)(ti)、等(deng)離子體(ti)(ti)(ti)等(deng)等(deng)。我(wo)們通(tong)常把導(dao)(dao)(dao)電性差的(de)材(cai)料，如煤、人工(gong)晶體(ti)(ti)(ti)、琥珀、陶瓷(ci)等(deng)稱(cheng)為絕緣(yuan)體(ti)(ti)(ti)。而(er)把導(dao)(dao)(dao)電性比較好的(de)金屬如金、銀(yin)、銅(tong)、鐵、錫、鋁等(deng)稱(cheng)為導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)。可(ke)以簡單(dan)的(de)把介(jie)于(yu)導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)和絕緣(yuan)體(ti)(ti)(ti)之間的(de)材(cai)料稱(cheng)為半導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)。與導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)和絕緣(yuan)體(ti)(ti)(ti)相比，半導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)材(cai)料的(de)發現是最晚(wan)的(de)，直到(dao)20世紀30年(nian)代(dai)，當材(cai)料的(de)提純技術(shu)改進以后，半導(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)的(de)存在才真正被學(xue)術(shu)界認可(ke)。

半(ban)導(dao)體(ti)(ti)是指在(zai)常(chang)溫下導(dao)電(dian)性能介(jie)于導(dao)體(ti)(ti)與(yu)絕緣體(ti)(ti)之間(jian)的材料(liao)。半(ban)導(dao)體(ti)(ti)是指一種導(dao)電(dian)性可控，范圍從絕緣體(ti)(ti)到導(dao)體(ti)(ti)之間(jian)的材料(liao)。從科學技(ji)術(shu)和經濟發展的角度來看，半(ban)導(dao)體(ti)(ti)影響著人們的日常(chang)工作生活，直到20世紀30年代(dai)這一材料(liao)才被學界所(suo)認可。

發現歷史

半導體的發現實際上可以追溯到(dao)很久(jiu)以前。

1833年(nian)，英(ying)國科學(xue)家電子學(xue)之父法(fa)拉第最(zui)先發現硫化(hua)銀的(de)電阻隨著溫(wen)(wen)度(du)的(de)變化(hua)情(qing)況不同于一般金屬，一般情(qing)況下，金屬的(de)電阻隨溫(wen)(wen)度(du)升高而增加，但法(fa)拉第發現硫化(hua)銀材料的(de)電阻是隨著溫(wen)(wen)度(du)的(de)上升而降低。這是半導體現象(xiang)的(de)首(shou)次發現。

不久，1839年(nian)法(fa)國的(de)貝(bei)克萊爾(er)發(fa)(fa)現半(ban)導體和電解質接觸(chu)形成(cheng)的(de)結，在光(guang)(guang)照(zhao)下會產生一個電壓，這(zhe)就(jiu)是后來人們熟知的(de)光(guang)(guang)生伏(fu)特效應，這(zhe)是被發(fa)(fa)現的(de)半(ban)導體的(de)第(di)二個特性。

1873年(nian)，英國的史密斯發現(xian)硒(xi)晶體材(cai)料(liao)在光照下電(dian)導(dao)增加的光電(dian)導(dao)效應(ying)，這(zhe)是半導(dao)體的第(di)三(san)種(zhong)特性(xing)。

在1874年，德國的(de)(de)布勞(lao)恩觀(guan)察到(dao)某些硫(liu)化(hua)物的(de)(de)電(dian)(dian)導(dao)(dao)與所(suo)加電(dian)(dian)場(chang)的(de)(de)方向有(you)(you)關，即(ji)它(ta)(ta)的(de)(de)導(dao)(dao)電(dian)(dian)有(you)(you)方向性(xing)，在它(ta)(ta)兩(liang)端(duan)加一(yi)個(ge)正向電(dian)(dian)壓，它(ta)(ta)是(shi)導(dao)(dao)通的(de)(de)；如果把(ba)電(dian)(dian)壓極性(xing)反過來(lai)，它(ta)(ta)就(jiu)不導(dao)(dao)電(dian)(dian)，這就(jiu)是(shi)半導(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)整流效(xiao)應(ying)，也(ye)是(shi)半導(dao)(dao)體(ti)所(suo)特(te)有(you)(you)的(de)(de)第四種特(te)性(xing)。同年，舒斯特(te)又發(fa)現了銅(tong)與氧化(hua)銅(tong)的(de)(de)整流效(xiao)應(ying)。

半導體(ti)的這(zhe)四個(ge)特性(xing)，雖在1880年以(yi)前就先(xian)后(hou)被發現了(le)，但半導體(ti)這(zhe)個(ge)名(ming)詞大概到1911年才被考(kao)尼白格(ge)和維斯首次使用。而總結出半導體(ti)的這(zhe)四個(ge)特性(xing)一直到1947年12月才由貝爾實驗(yan)室完成(cheng)。

2019年10月，一國際科研團隊稱與傳(chuan)統(tong)霍爾測(ce)量(liang)中僅獲得3個參(can)(can)數(shu)相比，新技術在每個測(ce)試光強(qiang)度下最多可獲得7個參(can)(can)數(shu)：包括(kuo)電(dian)(dian)子(zi)(zi)和空穴的遷移(yi)率；在光下的載荷子(zi)(zi)密度、重(zhong)組壽命、電(dian)(dian)子(zi)(zi)、空穴和雙極性類型的擴散長度。

分類及性能

（1）元(yuan)(yuan)素半導(dao)(dao)體。元(yuan)(yuan)素半導(dao)(dao)體是(shi)指(zhi)單一元(yuan)(yuan)素構成(cheng)的(de)(de)半導(dao)(dao)體，其中(zhong)對硅(gui)、硒(xi)的(de)(de)研究比較(jiao)早(zao)。它(ta)是(shi)由(you)相同元(yuan)(yuan)素組成(cheng)的(de)(de)具有半導(dao)(dao)體特性的(de)(de)固體材料，容易(yi)受到微量雜(za)質和外(wai)界條件(jian)(jian)的(de)(de)影響(xiang)而發生(sheng)變化。目前，只有硅(gui)、鍺性能(neng)(neng)好，運用(yong)的(de)(de)比較(jiao)廣(guang)，硒(xi)在電(dian)子照明和光電(dian)領域中(zhong)應用(yong)。硅(gui)在半導(dao)(dao)體工業中(zhong)運用(yong)的(de)(de)多，這主要受到二氧化硅(gui)的(de)(de)影響(xiang)，能(neng)(neng)夠在器(qi)件(jian)(jian)制作(zuo)上形成(cheng)掩(yan)膜，能(neng)(neng)夠提高半導(dao)(dao)體器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)穩(wen)定性，利(li)于自(zi)動化工業生(sheng)產。

（2）無機合(he)成(cheng)物(wu)(wu)半(ban)(ban)(ban)導體。無機合(he)成(cheng)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)(yao)是(shi)通過單(dan)一(yi)元(yuan)素構成(cheng)半(ban)(ban)(ban)導體材(cai)(cai)料(liao)(liao)，當然(ran)也有(you)多種元(yuan)素構成(cheng)的(de)(de)半(ban)(ban)(ban)導體材(cai)(cai)料(liao)(liao)，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)(yao)的(de)(de)半(ban)(ban)(ban)導體性質有(you)I族(zu)與(yu)V、VI、VII族(zu)；II族(zu)與(yu)IV、V、VI、VII族(zu)；III族(zu)與(yu)V、VI族(zu)；IV族(zu)與(yu)IV、VI族(zu);V族(zu)與(yu)VI族(zu)；VI族(zu)與(yu)VI族(zu)的(de)(de)結合(he)化(hua)合(he)物(wu)(wu)，但受(shou)到(dao)(dao)元(yuan)素的(de)(de)特性和制作方式的(de)(de)影響(xiang)，不(bu)是(shi)所有(you)的(de)(de)化(hua)合(he)物(wu)(wu)都能夠符(fu)合(he)半(ban)(ban)(ban)導體材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求。這一(yi)半(ban)(ban)(ban)導體主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)(yao)運用到(dao)(dao)高(gao)速器件中(zhong)，InP制造(zao)的(de)(de)晶體管的(de)(de)速度(du)比其他材(cai)(cai)料(liao)(liao)都高(gao)，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)(yao)運用到(dao)(dao)光電集成(cheng)電路、抗核輻射器件中(zhong)。對(dui)于導電率高(gao)的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)(yao)用于LED等方面。

（3）有(you)(you)機(ji)合成(cheng)物(wu)(wu)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)。有(you)(you)機(ji)化(hua)合物(wu)(wu)是(shi)指含(han)分(fen)子(zi)中含(han)有(you)(you)碳鍵的(de)(de)化(hua)合物(wu)(wu)，把有(you)(you)機(ji)化(hua)合物(wu)(wu)和碳鍵垂直，疊加的(de)(de)方式能(neng)夠(gou)形成(cheng)導(dao)(dao)帶(dai)，通(tong)過化(hua)學的(de)(de)添(tian)加，能(neng)夠(gou)讓其進入到能(neng)帶(dai)，這(zhe)樣可以發生電導(dao)(dao)率，從(cong)而形成(cheng)有(you)(you)機(ji)化(hua)合物(wu)(wu)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)。這(zhe)一半(ban)導(dao)(dao)體(ti)和以往的(de)(de)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)相(xiang)比(bi)，具有(you)(you)成(cheng)本低、溶解性好、材料輕加工容易(yi)的(de)(de)特點。可以通(tong)過控制分(fen)子(zi)的(de)(de)方式來控制導(dao)(dao)電性能(neng)，應(ying)用的(de)(de)范圍比(bi)較廣，主要(yao)用于(yu)有(you)(you)機(ji)薄膜、有(you)(you)機(ji)照明等方面。

（4）非(fei)晶(jing)態(tai)(tai)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)。它又被叫做無(wu)定形(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)或玻璃半(ban)導(dao)體(ti)(ti)，屬于(yu)(yu)半(ban)導(dao)電性的(de)一(yi)類材(cai)料。非(fei)晶(jing)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)和(he)(he)其他非(fei)晶(jing)材(cai)料一(yi)樣，都是(shi)短程有(you)序(xu)、長程無(wu)序(xu)結構。它主要是(shi)通過(guo)改變原(yuan)子相對位置，改變原(yuan)有(you)的(de)周期性排列(lie)，形(xing)(xing)成非(fei)晶(jing)硅。晶(jing)態(tai)(tai)和(he)(he)非(fei)晶(jing)態(tai)(tai)主要區別于(yu)(yu)原(yuan)子排列(lie)是(shi)否具有(you)長程序(xu)。非(fei)晶(jing)態(tai)(tai)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)的(de)性能控制難，隨著技術的(de)發明(ming)，非(fei)晶(jing)態(tai)(tai)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)開始使(shi)用。這一(yi)制作工序(xu)簡單，主要用于(yu)(yu)工程類，在光吸收方面有(you)很好的(de)效果，主要運(yun)用到太陽能電池(chi)和(he)(he)液晶(jing)顯示屏(ping)中。

（5）本(ben)(ben)征(zheng)(zheng)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)：不含雜質且無晶格(ge)缺(que)陷的半導(dao)(dao)體(ti)(ti)稱為(wei)本(ben)(ben)征(zheng)(zheng)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)。在(zai)極(ji)低溫度(du)下，半導(dao)(dao)體(ti)(ti)的價帶是滿帶，受到熱激發(fa)后(hou)，價帶中(zhong)的部(bu)分(fen)電(dian)(dian)(dian)子會(hui)越過(guo)禁帶進入(ru)(ru)能量(liang)較高(gao)的空(kong)(kong)(kong)帶，空(kong)(kong)(kong)帶中(zhong)存在(zai)電(dian)(dian)(dian)子后(hou)成(cheng)為(wei)導(dao)(dao)帶，價帶中(zhong)缺(que)少一(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)子后(hou)形(xing)(xing)成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)(ge)帶正電(dian)(dian)(dian)的空(kong)(kong)(kong)位，稱為(wei)空(kong)(kong)(kong)穴。空(kong)(kong)(kong)穴導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)并(bing)不是實際(ji)運(yun)動(dong)(dong)，而(er)是一(yi)(yi)種等效。電(dian)(dian)(dian)子導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)等電(dian)(dian)(dian)量(liang)的空(kong)(kong)(kong)穴會(hui)沿其反方(fang)向(xiang)運(yun)動(dong)(dong)。它們在(zai)外電(dian)(dian)(dian)場作用下產生定向(xiang)運(yun)動(dong)(dong)而(er)形(xing)(xing)成(cheng)宏觀電(dian)(dian)(dian)流，分(fen)別稱為(wei)電(dian)(dian)(dian)子導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)和空(kong)(kong)(kong)穴導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)。這種由于電(dian)(dian)(dian)子-空(kong)(kong)(kong)穴對(dui)(dui)的產生而(er)形(xing)(xing)成(cheng)的混合(he)型導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)稱為(wei)本(ben)(ben)征(zheng)(zheng)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)。導(dao)(dao)帶中(zhong)的電(dian)(dian)(dian)子會(hui)落入(ru)(ru)空(kong)(kong)(kong)穴，電(dian)(dian)(dian)子-空(kong)(kong)(kong)穴對(dui)(dui)消(xiao)失(shi)，稱為(wei)復(fu)(fu)合(he)。復(fu)(fu)合(he)時(shi)(shi)釋(shi)放出的能量(liang)變成(cheng)電(dian)(dian)(dian)磁輻射(she)（發(fa)光）或晶格(ge)的熱振動(dong)(dong)能量(liang)（發(fa)熱）。在(zai)一(yi)(yi)定溫度(du)下，電(dian)(dian)(dian)子-空(kong)(kong)(kong)穴對(dui)(dui)的產生和復(fu)(fu)合(he)同(tong)時(shi)(shi)存在(zai)并(bing)達到動(dong)(dong)態平(ping)衡，此時(shi)(shi)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)具有(you)一(yi)(yi)定的載流子密(mi)度(du)，從而(er)具有(you)一(yi)(yi)定的電(dian)(dian)(dian)阻率。溫度(du)升高(gao)時(shi)(shi)，將產生更(geng)多的電(dian)(dian)(dian)子-空(kong)(kong)(kong)穴對(dui)(dui)，載流子密(mi)度(du)增加，電(dian)(dian)(dian)阻率減小。無晶格(ge)缺(que)陷的純凈半導(dao)(dao)體(ti)(ti)的電(dian)(dian)(dian)阻率較大，實際(ji)應(ying)用不多。

應用領域

半(ban)導體(ti)在(zai)集成電路、消費電子、通(tong)信系統、光伏發電、照明應用、大功率電源轉換(huan)等領域應用。

光伏應用

半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料光生(sheng)伏(fu)特效應是太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)運行(xing)的(de)(de)基(ji)本原理。現階段半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料的(de)(de)光伏(fu)應用已經成為一大熱門，是目前(qian)世界上增(zeng)長最快、發(fa)展最好的(de)(de)清潔(jie)能(neng)源市場。太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)主要制作材(cai)料是半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料，判斷太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)優劣主要的(de)(de)標準(zhun)是光電(dian)轉(zhuan)化(hua)率(lv)，光電(dian)轉(zhuan)化(hua)率(lv)越(yue)高(gao)(gao)，說明太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)工作效率(lv)越(yue)高(gao)(gao)。根據(ju)應用的(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料的(de)(de)不(bu)同，太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)分為晶體(ti)(ti)硅太(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)(chi)、薄膜電(dian)池(chi)(chi)以及(ji)III-V族化(hua)合物電(dian)池(chi)(chi)。

照明應用

LED是建立在(zai)半(ban)(ban)導體(ti)晶體(ti)管上(shang)的半(ban)(ban)導體(ti)發(fa)光(guang)(guang)二極(ji)管，采用(yong)LED技術半(ban)(ban)導體(ti)光(guang)(guang)源(yuan)體(ti)積小(xiao)，可以實(shi)現(xian)平面封裝(zhuang)，工(gong)作時發(fa)熱(re)量低、節能高(gao)效，產(chan)品壽命長、反應速度快，而且綠色環保無(wu)污染，還能開發(fa)成(cheng)輕(qing)薄短小(xiao)的產(chan)品，一經問(wen)世，就迅(xun)速普及(ji)，成(cheng)為(wei)新一代(dai)的優質照(zhao)明光(guang)(guang)源(yuan)，目前已經廣泛的運用(yong)在(zai)我們的生活(huo)中。如交(jiao)通指示(shi)燈、電子產(chan)品的背光(guang)(guang)源(yuan)、城市(shi)夜景美化(hua)光(guang)(guang)源(yuan)、室內照(zhao)明等各個(ge)領域，都有應用(yong)。

大功率電源轉換

交流電(dian)和(he)直流電(dian)的(de)(de)相互轉換對(dui)于(yu)電(dian)器(qi)的(de)(de)使(shi)用十(shi)分重要，是(shi)對(dui)電(dian)器(qi)的(de)(de)必要保護。這就(jiu)要用到等(deng)電(dian)源轉換裝置(zhi)。碳化(hua)硅(gui)擊穿(chuan)電(dian)壓(ya)強度(du)高(gao)，禁帶寬度(du)寬，熱(re)導性高(gao)，因此SiC半(ban)導體器(qi)件十(shi)分適(shi)合(he)應用在功率密度(du)和(he)開(kai)關(guan)頻(pin)率高(gao)的(de)(de)場合(he)，電(dian)源裝換裝置(zhi)就(jiu)是(shi)其中之(zhi)一。碳化(hua)硅(gui)元件在高(gao)溫、高(gao)壓(ya)、高(gao)頻(pin)的(de)(de)又一表現使(shi)得現在被廣泛使(shi)用到深井鉆(zhan)探，發電(dian)裝置(zhi)中的(de)(de)逆變器(qi)，電(dian)氣混動汽車的(de)(de)能量(liang)轉化(hua)器(qi)，輕軌(gui)列(lie)車牽(qian)引動力轉換等(deng)領域。由于(yu)SiC本身(shen)的(de)(de)優勢以及現階段行業對(dui)于(yu)輕量(liang)化(hua)、高(gao)轉換效(xiao)率的(de)(de)半(ban)導體材料需要，SiC將會取代Si，成為應用最廣泛的(de)(de)半(ban)導體材料。

半導體制冷技術

半(ban)導體(ti)制(zhi)冷技(ji)術是目前的(de)(de)(de)制(zhi)冷技(ji)術中(zhong)應(ying)用(yong)比較廣泛的(de)(de)(de)。農作物(wu)在(zai)溫室大棚(peng)中(zhong)生長(chang)(chang)中(zhong)，半(ban)導體(ti)制(zhi)冷技(ji)術可(ke)以(yi)(yi)對(dui)(dui)環(huan)境溫度(du)有效(xiao)控制(zhi)，特別是一些對(dui)(dui)環(huan)境具有很高(gao)要求(qiu)的(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)，采(cai)用(yong)半(ban)導體(ti)制(zhi)冷技(ji)術塑(su)造生長(chang)(chang)環(huan)境，可(ke)以(yi)(yi)促進植(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)生長(chang)(chang)。半(ban)導體(ti)制(zhi)冷技(ji)術具有可(ke)逆性(xing)，可(ke)以(yi)(yi)用(yong)于制(zhi)冷，也可(ke)以(yi)(yi)用(yong)于制(zhi)熱，對(dui)(dui)環(huan)境溫度(du)的(de)(de)(de)調節具有良好的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。

運行原理

半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)制(zhi)冷(leng)(leng)技術的(de)(de)應(ying)用原理(li)是(shi)(shi)建立(li)在(zai)(zai)(zai)帕(pa)(pa)爾帖(tie)原理(li)的(de)(de)基(ji)礎上的(de)(de)。1834年，法(fa)國科學家帕(pa)(pa)爾帖(tie)發(fa)現了半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)制(zhi)冷(leng)(leng)作用。帕(pa)(pa)爾貼原理(li)又被稱為(wei)是(shi)(shi)”帕(pa)(pa)爾貼效益“，就(jiu)是(shi)(shi)將兩種(zhong)不(bu)同的(de)(de)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)充分運(yun)用起(qi)來，使用A和B組成的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)路，通入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)，在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)接頭處(chu)可以(yi)產生焦耳熱，同時還(huan)會(hui)釋放(fang)(fang)出一些(xie)其(qi)它的(de)(de)熱量(liang)(liang)(liang)，此時就(jiu)會(hui)發(fa)現，另一個接頭處(chu)不(bu)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)釋放(fang)(fang)熱量(liang)(liang)(liang)，而是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)吸(xi)收(shou)熱量(liang)(liang)(liang)。這種(zhong)現象是(shi)(shi)可逆的(de)(de)，只要對電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)方向進(jin)行改變，放(fang)(fang)熱和吸(xi)熱的(de)(de)運(yun)行就(jiu)可以(yi)進(jin)行調節，電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)強度與吸(xi)收(shou)的(de)(de)熱量(liang)(liang)(liang)和放(fang)(fang)出的(de)(de)熱量(liang)(liang)(liang)之間存在(zai)(zai)(zai)正比例關系，與半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)自身所具(ju)備的(de)(de)性(xing)質也存在(zai)(zai)(zai)關系。由于(yu)(yu)金屬(shu)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)帕(pa)(pa)爾帖(tie)效應(ying)是(shi)(shi)相對較弱的(de)(de)，而半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)材料(liao)(liao)(liao)基(ji)于(yu)(yu)帕(pa)(pa)爾帖(tie)原理(li)運(yun)行，所產生的(de)(de)效應(ying)也會(hui)更強一些(xie)，所以(yi)，在(zai)(zai)(zai)制(zhi)冷(leng)(leng)的(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)中，半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)就(jiu)成為(wei)了主要的(de)(de)原料(liao)(liao)(liao)。但是(shi)(shi)，對于(yu)(yu)這種(zhong)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)使用中，需(xu)要注意多(duo)數的(de)(de)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)無量(liang)(liang)(liang)綱值接近1，比固(gu)體(ti)(ti)(ti)理(li)論模型要低一些(xie)，在(zai)(zai)(zai)實際數據的(de)(de)計算上所獲(huo)得(de)的(de)(de)結果是(shi)(shi)4，所以(yi)，對于(yu)(yu)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)應(ying)用中，要使得(de)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)制(zhi)冷(leng)(leng)技術合理(li)運(yun)用，就(jiu)要深入(ru)研(yan)究。

應用策略

半導體制冷技術已經廣泛應用在醫藥領域中，工業(ye)領域中，即(ji)便是(shi)日(ri)常生活中也得以(yi)應用，所(suo)以(yi)，該技術是(shi)有非常重要的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景的(de)。

例如，將導體制冷(leng)技術(shu)用于現代的(de)各種制冷(leng)設(she)備中(zhong)，諸如冰箱、空(kong)調等等，都(dou)可以(yi)(yi)配(pei)置電子冷(leng)卻器。半導體冰箱就是使用了(le)半導體制冷(leng)技術(shu)。在具(ju)體的(de)應用中(zhong)，可以(yi)(yi)根據不同客戶的(de)需(xu)要使用，以(yi)(yi)更好(hao)地(di)滿足(zu)客戶的(de)要求。

不同數量(liang)的(de)(de)半導(dao)體(ti)制冷(leng)(leng)芯片，在連接的(de)(de)過(guo)程(cheng)中可以根據(ju)需要(yao)(yao)采用(yong)(yong)并(bing)聯的(de)(de)方(fang)式或串聯的(de)(de)方(fang)式，放置在合(he)適的(de)(de)位置就可以發(fa)揮作用(yong)(yong)。二十(shi)世紀50年(nian)代，前(qian)蘇(su)聯開發(fa)了一(yi)(yi)(yi)種(zhong)小型模型冰箱(xiang)(xiang)(xiang)，只有(you)10升的(de)(de)容量(liang)，冰箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)體(ti)積非(fei)常小，使用(yong)(yong)便利(li)。日(ri)本研制出(chu)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)，是專門用(yong)(yong)于(yu)儲(chu)存紅酒的(de)(de)。對于(yu)溫度要(yao)(yao)嚴格控制，應(ying)用(yong)(yong)半導(dao)體(ti)制冷(leng)(leng)技(ji)術(shu)就可以滿足冰箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)制冷(leng)(leng)要(yao)(yao)求。隨著(zhu)社會(hui)的(de)(de)不斷發(fa)展，人們在追(zhui)求生活質量(liang)的(de)(de)同時(shi)，對于(yu)制冷(leng)(leng)設(she)備的(de)(de)要(yao)(yao)求也越(yue)來越(yue)高。當人們使用(yong)(yong)半導(dao)體(ti)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)時(shi)候，就會(hui)發(fa)現這種(zhong)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)傳統(tong)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)耗電(dian)量(liang)更低一(yi)(yi)(yi)些，甚至(zhi)可以達(da)到(dao)20%，節能效(xiao)果(guo)良(liang)好。

使用(yong)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)空調，與(yu)日(ri)常生活中(zhong)使用(yong)的空調不(bu)同(tong)，而是(shi)應用(yong)于特殊場所中(zhong)，諸如機艙(cang)、潛艇等(deng)等(deng)。采用(yong)相(xiang)對(dui)穩定的制(zhi)冷(leng)技(ji)術，不(bu)僅可(ke)以保(bao)證快速制(zhi)冷(leng)，而且可(ke)能夠(gou)滿足半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)冷(leng)技(ji)術的各項要求。一些美國公司發現(xian)半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)冷(leng)技(ji)術還有一個重(zhong)要的功能，就是(shi)在(zai)有源電(dian)池(chi)中(zhong)合(he)理(li)應用(yong)，就可(ke)以確保(bao)電(dian)源持續供應，可(ke)以超(chao)過8小時。在(zai)汽車制(zhi)冷(leng)設備中(zhong)，半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)冷(leng)技(ji)術也得到應用(yong)。包括(kuo)農(nong)業、天文(wen)學以及醫學領域，半(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)冷(leng)技(ji)術也發揮(hui)著重(zhong)要的作用(yong)。

難點以及所存在的問題

（一）半導(dao)體(ti)制冷技(ji)術的難點

半(ban)導(dao)體制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)的(de)(de)過程中(zhong)會(hui)(hui)(hui)涉及(ji)到很多的(de)(de)參數(shu)，而且條件(jian)是(shi)復(fu)雜多變(bian)的(de)(de)。任何一個(ge)參數(shu)對冷(leng)(leng)(leng)卻(que)效果都會(hui)(hui)(hui)產(chan)生影(ying)響(xiang)。實驗室(shi)研究中(zhong)，由(you)于(yu)難以(yi)滿足(zu)規定的(de)(de)噪聲，就(jiu)需(xu)要對實驗室(shi)環境進行研究，但是(shi)一些影(ying)響(xiang)因素的(de)(de)探討是(shi)存在難度的(de)(de)。半(ban)導(dao)體制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)技(ji)術是(shi)基(ji)于(yu)粒子(zi)效應的(de)(de)制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)技(ji)術，具(ju)有可(ke)逆性。所以(yi)，在制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)技(ji)術的(de)(de)應用(yong)過程中(zhong)，冷(leng)(leng)(leng)熱端就(jiu)會(hui)(hui)(hui)產(chan)生很大的(de)(de)溫差，對制(zhi)冷(leng)(leng)(leng)效果必然會(hui)(hui)(hui)產(chan)生影(ying)響(xiang)。

（二）半導體制(zhi)冷技術所存在的(de)問題

其(qi)一(yi)，半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)材料(liao)的(de)(de)(de)優(you)質系(xi)數不(bu)能(neng)夠根據需要得(de)到進一(yi)步的(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)，這(zhe)就(jiu)必(bi)然(ran)會(hui)對半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)造(zao)成影(ying)響。其(qi)二，對冷端散熱(re)系(xi)統和(he)熱(re)端散熱(re)系(xi)統進行優(you)化設計，但是在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)(shang)沒有(you)升(sheng)級，依然(ran)處于理論階(jie)段，沒有(you)在(zai)應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)更好(hao)(hao)地(di)發揮作用(yong)(yong)，這(zhe)就(jiu)導(dao)(dao)(dao)致半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)不(bu)能(neng)夠根據應(ying)用(yong)(yong)需要予以(yi)提(ti)升(sheng)。其(qi)三，半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)對于其(qi)他領域以(yi)及(ji)相關(guan)領域的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)存在(zai)局限性(xing)，所以(yi)，半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)使用(yong)(yong)很少，對于半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)研究沒有(you)從(cong)應(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)角度出發，就(jiu)難以(yi)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)(shang)擴(kuo)展。其(qi)四(si)，市場(chang)經濟環境中(zhong)，科學技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)發展，半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)要獲得(de)發展，需要考慮多(duo)方面的(de)(de)(de)問題。重視半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)冷技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，還要考慮各種(zhong)影(ying)響因(yin)素，使得(de)該技(ji)術(shu)更好(hao)(hao)地(di)發揮作用(yong)(yong)。

未來發展

以(yi)(yi)GaN（氮化(hua)(hua)鎵）為代(dai)表的(de)(de)(de)第三代(dai)半(ban)(ban)導體(ti)(ti)(ti)材料及器件的(de)(de)(de)開發(fa)是新興半(ban)(ban)導體(ti)(ti)(ti)產業的(de)(de)(de)核心和基礎，其(qi)研(yan)究開發(fa)呈現出日新月異的(de)(de)(de)發(fa)展勢(shi)態。GaN基光(guang)電(dian)器件中，藍(lan)色發(fa)光(guang)二極管LED率先實現商品(pin)化(hua)(hua)生產成功開發(fa)藍(lan)光(guang)LED和LD之后，科研(yan)方向轉移到GaN紫外光(guang)探測器上(shang)(shang)GaN材料在微波功率方面也有(you)相當大的(de)(de)(de)應用市場。氮化(hua)(hua)鎵半(ban)(ban)導體(ti)(ti)(ti)開關被譽為半(ban)(ban)導體(ti)(ti)(ti)芯片設(she)計上(shang)(shang)一個新的(de)(de)(de)里(li)(li)程碑。美國佛羅里(li)(li)達(da)大學的(de)(de)(de)科學家已經開發(fa)出一種(zhong)(zhong)可用于制(zhi)造新型電(dian)子開關的(de)(de)(de)重要器件，這種(zhong)(zhong)電(dian)子開關可以(yi)(yi)提供平穩、無間斷電(dian)源。

新(xin)(xin)型(xing)半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)(zai)(zai)工(gong)(gong)業(ye)(ye)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用越來(lai)(lai)越多(duo)。新(xin)(xin)型(xing)半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)表現(xian)(xian)為(wei)其(qi)結構穩定，擁有(you)卓越的(de)(de)(de)(de)(de)電學特性，而且(qie)成本低廉，可被用于制(zhi)(zhi)(zhi)造現(xian)(xian)代電子(zi)(zi)設備中(zhong)廣泛使用，我(wo)國(guo)(guo)(guo)與其(qi)他國(guo)(guo)(guo)家相比在(zai)(zai)(zai)(zai)這(zhe)方(fang)(fang)面還有(you)著很大(da)(da)一部分的(de)(de)(de)(de)(de)差距，通(tong)常(chang)會(hui)表現(xian)(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)對(dui)一些基本儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)作和加(jia)(jia)工(gong)(gong)上(shang)(shang)，近幾年(nian)來(lai)(lai)，國(guo)(guo)(guo)家很多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)部門已(yi)經針對(dui)我(wo)國(guo)(guo)(guo)相對(dui)于其(qi)他國(guo)(guo)(guo)家存在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)弱勢，這(zhe)一方(fang)(fang)面統一的(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)了各個方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)群體，對(dui)其(qi)進行(xing)有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)領導(dao)，然(ran)后共同(tong)努力去(qu)研制(zhi)(zhi)(zhi)更(geng)(geng)加(jia)(jia)高(gao)水平的(de)(de)(de)(de)(de)半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。這(zhe)樣才能夠在(zai)(zai)(zai)(zai)很大(da)(da)程(cheng)度(du)上(shang)(shang)適應(ying)我(wo)國(guo)(guo)(guo)工(gong)(gong)業(ye)(ye)化的(de)(de)(de)(de)(de)進步和發(fa)展(zhan)，為(wei)我(wo)國(guo)(guo)(guo)社會(hui)進步提(ti)供更(geng)(geng)強(qiang)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)動力。首先(xian)需要(yao)進一步對(dui)超晶格量子(zi)(zi)阱材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)進行(xing)研發(fa)，目前我(wo)國(guo)(guo)(guo)半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)在(zai)(zai)(zai)(zai)這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)背景來(lai)(lai)看，應(ying)該在(zai)(zai)(zai)(zai)很大(da)(da)程(cheng)度(du)上(shang)(shang)去(qu)提(ti)高(gao)超高(gao)亮度(du)，紅綠藍光(guang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)以及光(guang)通(tong)信材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，在(zai)(zai)(zai)(zai)未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)研究(jiu)方(fang)(fang)向上(shang)(shang)，同(tong)時要(yao)根據(ju)市場上(shang)(shang)，更(geng)(geng)新(xin)(xin)一代的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)(zi)器(qi)件以及電路(lu)等(deng)要(yao)求(qiu)進行(xing)強(qiang)化，將這(zhe)些光(guang)電子(zi)(zi)結構的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，在(zai)(zai)(zai)(zai)未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)生產過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)需求(qiu)進行(xing)仔細的(de)(de)(de)(de)(de)分析和探討，然(ran)后去(qu)滿足未(wei)(wei)(wei)來(lai)(lai)世(shi)界半導(dao)體發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)向，我(wo)們需要(yao)選擇更(geng)(geng)加(jia)(jia)優(you)化的(de)(de)(de)(de)(de)布點，然(ran)后做好(hao)相關的(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa)和研究(jiu)工(gong)(gong)作，這(zhe)樣將各種研發(fa)機(ji)構與企業(ye)(ye)之間(jian)建立更(geng)(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)溝通(tong)機(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)就可以在(zai)(zai)(zai)(zai)很大(da)(da)程(cheng)度(du)上(shang)(shang)實現(xian)(xian)高(gao)溫半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，更(geng)(geng)深一步的(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa)和利用。