具有不同局部跨導(dǎo)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件專利摘要

半導(dǎo)體器件(semiconductor device)通常，利用不同的半導(dǎo)體材料、采用不同的工藝和幾何結(jié)構(gòu)，已研制出種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極，晶體二極管的頻率覆蓋范圍可從低頻、高頻、微波、毫米波、紅外直至光波。三端器件一 般是有源器件，典型代表是各種晶體管(又稱晶體三極管)。晶體管又可以分為雙極型晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管兩 類。根據(jù)用途的不同，晶體管可分為功率晶體管微波晶體管和低噪聲晶體管。除了作為放大、振蕩、開(kāi)關(guān)用的 一般晶體管外，還有一些特殊用途的晶體管，如光晶體管、磁敏晶體管，場(chǎng)效應(yīng)傳感器等。這些器件既能把一些 環(huán)境因素的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，又有一般晶體管的放大作用得到較大的輸出信號(hào)。此外，還有一些特殊器件，如單結(jié)晶體管可用于產(chǎn)生鋸齒波，可控硅可用于各種大電流的控制電路，電荷耦合器件可用作攝橡器件或信息存 儲(chǔ)器件等。在通信和雷達(dá)等軍事裝備中，主要靠高靈敏度、低噪聲的半導(dǎo)體接收器件接收微弱信號(hào)。隨著微波 通信技術(shù)的迅速發(fā)展，微波半導(dǎo)件低噪聲器件發(fā)展很快，工作頻率不斷提高，而噪聲系數(shù)不斷下降。微波半導(dǎo)體 器件由于性能優(yōu)異、體積小、重量輕和功耗低等特性，在防空反導(dǎo)、電子戰(zhàn)、C(U3)I等系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用 。

半導(dǎo)體傳感器

利用半導(dǎo)體材料的各種物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制成的傳感器。所采用的半導(dǎo)體材料多數(shù)是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半導(dǎo)體傳感器種類繁多，它利用近百種物理效應(yīng)和材料的特性，具有類似于人眼、耳、鼻、舌、皮膚等多種感覺(jué)功能。優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕、便于集成化、智能化，能使檢測(cè)轉(zhuǎn)換一體化。半導(dǎo)體傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)自動(dòng)化、遙測(cè)、工業(yè)機(jī)器人、家用電器、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健、醫(yī)藥工程和生物工程。半導(dǎo)體傳感器按輸入信息分為物理敏感、化學(xué)敏感和生物敏感半導(dǎo)體傳感器三類。

物理敏感半導(dǎo)體傳感器將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，按敏感對(duì)象分為光敏、熱敏、力敏、磁敏等不同類型，具有類似于人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)的功能。這類器件主要基于電子作用過(guò)程，機(jī)理較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較普遍，半導(dǎo)體傳感器的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)應(yīng)用尤廣。它們與微處理機(jī)相配合，能構(gòu)成遙控、光控、聲控、工業(yè)機(jī)器人和全自動(dòng)化裝置。下表列出常用的物理效應(yīng)。

化學(xué)敏感半導(dǎo)體傳感器將化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，按敏感對(duì)象可分為對(duì)氣體、濕度、離子等敏感的類型，具有類似于人的嗅覺(jué)和味覺(jué)的功能。這類器件主要基于離子作用過(guò)程，機(jī)理較為復(fù)雜，研制較難，但有廣闊的應(yīng)用前景。通常利用的化學(xué)效應(yīng)有:氧化還原反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、離子交換反應(yīng)、催化反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)(固體電解質(zhì)濃淡電池反應(yīng))等。

生物敏感半導(dǎo)體傳感器將生物量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，往往利用膜的選擇作用、酶的生化反應(yīng)和免疫反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)生成物或消耗物的數(shù)量達(dá)到檢測(cè)的目的。生物敏感傳感器所用的敏感功能材料是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)分子只能同特定物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。通常利用的生物學(xué)效應(yīng)有抗原抗體反應(yīng)、酶作用下的氧化反應(yīng)、微生物活組織和細(xì)胞的呼吸功能等。