1. Semiconductores de tercera generación
La tecnología de semiconductores de primera generación se desarrolló a partir de materiales semiconductores como el silicio (Si) y el germanio (Ge). Constituye la base material para el desarrollo de transistores y la tecnología de circuitos integrados. Estos materiales semiconductores de primera generación sentaron las bases de la industria electrónica en el siglo XX y son fundamentales para la tecnología de circuitos integrados.
Los materiales semiconductores de segunda generación incluyen principalmente arseniuro de galio, fosfuro de indio, arseniuro de aluminio y sus compuestos ternarios. Estos materiales constituyen la base de la industria de la información optoelectrónica. Sobre esta base, se han desarrollado industrias relacionadas como la iluminación, las pantallas, el láser y la energía fotovoltaica. Su uso es generalizado en las industrias de tecnología de la información y pantallas optoelectrónicas actuales.
Entre los materiales representativos de la tercera generación de semiconductores se encuentran el nitruro de galio y el carburo de silicio. Gracias a su amplia banda prohibida, alta velocidad de deriva de saturación electrónica, alta conductividad térmica y alta rigidez dieléctrica, son materiales ideales para la fabricación de dispositivos electrónicos de alta densidad de potencia, alta frecuencia y bajas pérdidas. Los dispositivos de potencia de carburo de silicio ofrecen ventajas como alta densidad de energía, bajo consumo y tamaño reducido, con amplias perspectivas de aplicación en vehículos de nueva energía, energía fotovoltaica, transporte ferroviario, macrodatos y otros campos. Los dispositivos de radiofrecuencia de nitruro de galio ofrecen ventajas como alta frecuencia, alta potencia, amplio ancho de banda, bajo consumo y tamaño reducido, con amplias perspectivas de aplicación en comunicaciones 5G, Internet de las Cosas, radar militar y otros campos. Además, los dispositivos de potencia basados en nitruro de galio se han utilizado ampliamente en el ámbito de la baja tensión. Además, en los últimos años, se espera que los nuevos materiales de óxido de galio complementen técnicamente las tecnologías existentes de SiC y GaN, y que tengan perspectivas de aplicación potenciales en los campos de baja frecuencia y alto voltaje.
En comparación con los materiales semiconductores de segunda generación, los materiales semiconductores de tercera generación tienen un ancho de banda prohibida más amplio (el ancho de banda prohibida del Si, un material típico de los semiconductores de primera generación, es de aproximadamente 1,1 eV; el ancho de banda prohibida del GaAs, un material típico de los semiconductores de segunda generación, es de aproximadamente 1,42 eV; y el ancho de banda prohibida del GaN, un material típico de los semiconductores de tercera generación, es superior a 2,3 eV), mayor resistencia a la radiación, mayor resistencia a la ruptura por campo eléctrico y mayor resistencia a la temperatura. Los materiales semiconductores de tercera generación con un ancho de banda prohibida más amplio son particularmente adecuados para la producción de dispositivos electrónicos resistentes a la radiación, de alta frecuencia, alta potencia y alta densidad de integración. Sus aplicaciones en dispositivos de radiofrecuencia de microondas, LED, láseres, dispositivos de potencia y otros campos han atraído mucha atención, y han mostrado amplias perspectivas de desarrollo en comunicaciones móviles, redes inteligentes, transporte ferroviario, vehículos de nueva energía, electrónica de consumo y dispositivos de luz ultravioleta y azul-verde [1].
Fecha de publicación: 25 de junio de 2024