Chất bán dẫn đang trở thành nền tảng không thể thiếu trong kỷ nguyên công nghệ số, với ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực từ điện tử tiêu dùng cho đến công nghiệp ô tô và y tế. Tương lai của ngành công nghiệp bán dẫn hứa hẹn còn tươi sáng hơn khi nhu cầu về công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật (IoT) và điện toán đám mây ngày càng tăng cao. Sự phát triển của chất bán dẫn không chỉ thúc đẩy đổi mới sáng tạo mà còn mở ra nhiều cơ hội kinh tế, khẳng định vị thế của nó trong việc xây dựng một thế giới kết nối và thông minh hơn.
Hãy cùng khám phá nhiều hơn về chất bán dẫn và ứng dụng của ngành công nghiệp bán dẫn với Semicon trong bài viết dưới đây.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn (Semiconductor) là loại vật liệu có độ dẫn điện nằm ở giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Ở nhiệt độ thấp, chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện, nhưng khi đạt nhiệt độ phòng, chúng có khả năng dẫn điện.
Chất bán dẫn có thể là các nguyên tố tinh khiết như silicon và germanium, hoặc các hợp chất như gallium arsenide và cadmium selenide. Đặc tính bán dẫn của chúng có thể thay đổi khi có sự hiện diện của tạp chất, và mức độ dẫn điện phụ thuộc vào loại tạp chất được thêm vào.
Tính chất của chất bán dẫn
Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ Zero Kelvin. Khi nhiệt độ tăng, chúng bắt đầu dẫn điện.
Chất bán dẫn có thể được điều chỉnh thông qua việc pha tạp, cho phép tạo ra các thiết bị bán dẫn phù hợp cho việc chuyển đổi năng lượng, chuyển mạch và khuếch đại. Điều này là nhờ vào các đặc tính điện đặc biệt của chúng.
- Chất bán dẫn ít bị tổn thất điện năng hơn so với chất cách điện.
- Kích thước và trọng lượng của chúng nhỏ hơn.
- Điện trở suất của chất bán dẫn cao hơn so với chất dẫn điện, nhưng thấp hơn so với chất cách điện.
- Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chất bán dẫn giảm và ngược lại.
Phân loại các chất bán dẫn hiện nay
Chất bán dẫn tinh khiết
Chất bán dẫn tinh khiết, hay chất bán dẫn thuần như Silicon và Germanium, không chứa tạp chất và thuộc nhóm IV. Mỗi nguyên tử có 4 electron ở lớp ngoài cùng, tạo liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác, khiến chúng trung hòa về điện ở nhiệt độ thấp.
Điện trở suất của chất này rất cao ở nhiệt độ thấp nhưng giảm nhanh khi nhiệt độ tăng. Độ dẫn điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ, và hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm.
Chất bán dẫn có pha tạp chất
Chất bán dẫn loại P (dương) được tạo ra khi thêm tạp chất từ nhóm III, như boron, có 3 electron ở lớp vỏ hóa trị. Khi boron liên kết với silicon, nó tạo ra một lỗ trống mang điện tích dương.
Chất bán dẫn loại N (âm) chứa tạp chất từ nhóm V, như photpho, có 5 electron. Photpho liên kết với silicon nhưng để lại một electron tự do, tạo ra điện tích âm.
Ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống hiện đại
Mặc dù không trực tiếp xuất hiện trong các thiết bị điện gia dụng thông thường, chất bán dẫn lại là linh hồn của hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại. Với khả năng điều khiển dòng điện một cách chính xác, chất bán dẫn trở thành thành phần cốt lõi của các linh kiện bán dẫn như điốt, transistor và các mạch tích hợp (IC).
Các ứng dụng của chất bán dẫn trải rộng trên nhiều lĩnh vực:
- Điện tử tiêu dùng: Chất bán dẫn là nền tảng cho sự phát triển của các sản phẩm công nghệ tiêu dùng như điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính cá nhân, tivi màn hình phẳng, máy ảnh kỹ thuật số… Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý thông tin, lưu trữ dữ liệu và điều khiển các chức năng của thiết bị.
- Công nghiệp: Chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa, robot công nghiệp, thiết bị điều khiển quá trình sản xuất.
- Giao thông: Các hệ thống điện tử trong ô tô, tàu hỏa, máy bay đều sử dụng chất bán dẫn để điều khiển động cơ, hệ thống phanh, hệ thống giải trí và các tính năng an toàn.
- Y tế: Chất bán dẫn được ứng dụng trong các thiết bị y tế như máy chụp cộng hưởng từ, máy siêu âm, máy điện tâm đồ, các thiết bị theo dõi sức khỏe cá nhân…
- Năng lượng: Chất bán dẫn là vật liệu chính để sản xuất các tấm pin mặt trời, biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng.
- Viễn thông: Chất bán dẫn là nền tảng cho các hệ thống viễn thông hiện đại, từ điện thoại di động đến mạng internet, giúp kết nối con người trên toàn cầu.
Với những thông tin chia sẻ về chất bán dẫn trên đây, hy vọng bạn đã có cái nhìn cơ bản nhất.
Hiện nay, ngành công nghiệp bán dẫn Việt Nam đang trải qua một giai đoạn phát triển mạnh mẽ, trở thành một trong những lĩnh vực chiến lược của nền kinh tế. Với vị trí địa lý thuận lợi và nguồn nhân lực dồi dào, Việt Nam đã thu hút nhiều nhà đầu tư lớn từ quốc tế, chuyển mình thành trung tâm sản xuất và lắp ráp thiết bị điện tử hàng đầu khu vực. Semicon sẽ còn trở lại với những thông tin chia sẻ hữu ích về chủ đề bán dẫn liên quan, hãy đón đọc nhanh chóng tại Website: https://semicon.com.vn/ của chúng tôi!
TRIỂN LÃM QUỐC TẾ NGÀNH VI MẠCH BÁN DẪN VIỆT NAM 2024
📍Địa điểm: Trung tâm Hội chợ & Triển lãm Sài Gòn SECC
🗓 Thời gian: 31/10 – 02/11/2024