分离式半导体(Separated Junction Semiconductor)是指一个晶体管中的 pn 结不再完全位于同一块半导体晶片中,而是把效应层从掩模层上切割下来,形成两个独立的部分,从而形成了一种两个离散部分的半导体结构。通俗地说,就是将掺有不同杂质的两半导体晶片紧密接触,在结的两侧形成带电荷的区域。这种结构可以实现更快的开关速度和更高的工作温度,具有良好的电性能。
分离式半导体的工作原理是基于 pn 结产生的载流子扩散运动和漂移运动,当正向电压施加于 pn 结上时,电子从 N 区域向 P 区域扩散,空穴从 P 区域向 N 区域扩散,两者相遇后复合成能量。正向电压加大时,电子和空穴的扩散速度加快,这时芯片的电阻就会降低,电流就会增大。反之,当反向电压加大时,电子和空穴的扩散速度变慢,芯片的电阻也会变大,电流就会减小。
分离式半导体相比于传统的 pn 结半导体有以下优点:
1)开关速度更快:由于分离式半导体中的两个半导体结块互相隔离,电子和空穴在结块内扩散的距离就更短,因此开关速度更快。
2)工作温度更高:分离式半导体结构中,两个半导体结块间有间隙,这个间隙可以使得结块的热量更快地传递到散热器上,从而使得芯片的工作温度更低,而且能够承受更高的工作温度。
3)耗电量更少:由于分离式半导体的开关速度更快,所以在一定时间内完成的开关动作会更多。因此,相同电流下,分离式半导体输送的功率要比传统的 pn 结半导体少。
4)体积更小:由于分离式半导体的两个半导体结块间有间隙,所以整个芯片的体积也要比传统结构的芯片更小。
分离式半导体可以用于高频电路、功率电路以及高温电路等领域。
1)高频电路:在高频电路中,分离式半导体由于具有更高的开关速度和更小的电容,因此可以作为无线电传输中的调制器、解调器等器件。
2)功率电路:在功率电路中,分离式半导体由于能够承受更高的电流和更高的工作温度,因此可以用于电动汽车、航空航天、重工业等领域的高功率设备。
3)高温电路:由于分离式半导体能够承受更高的工作温度,因此可以应用于高温炉、高温燃烧器、机械设备等领域。