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IC半導體的基礎知識(四)

P型半導體

   在純凈的硅(或鍺)晶體內摻入微量的三價元素硼(或銦)，因硼原子的外層有三個價電子，當它與周圍的硅原子組成共價鍵結構時，會因缺少一個電子而在晶體中產生一個空穴，摻入多少三價元素的雜質原子，就會產生多少空穴。因此，這種半導體將以空穴導電為其主要導體方式，稱為空穴型半導體，簡稱P型半導體。必須注意的是，產生空穴的同時并沒有產生新的自由電子，但原有的晶體仍會產生少量的電子空穴對。

   從以上分析可知，不論是N型半導體還是P型半導體，它們的導電能力是由多子的濃度決定的。可以認為，多子的濃度約等于摻雜原子的濃度，它受溫度的影響很小。在一塊硅片上采用不同的摻雜工藝，一邊形成N型半導體，一邊形成P型半導體，則在兩種半導體的交界面附近形成PN結；PN結是構成各種半導體器件的基礎。

   1.PN結的形成 

   在一塊硅或鍺的晶片上，采取不同的摻雜工藝，分別形成N型半導體區和P型半導體區。由于N區的多數載流子為電子(即電子濃度高)，少子為空穴(空穴濃度低)，而P區正相反，多數載流子為空穴(即空穴濃度高)，少子為電子(電子濃度低)；在P區與N區的交界面兩側，由于濃度的差別，空穴要從濃度高的P區向濃度低的N區擴散，N區的自由電子要向P區擴散，由于濃度的差別而引起的運動稱為擴散運動。這樣，在P區就留下了一些帶負電荷的雜質離子，在N區就留下了一些帶正電荷的雜質離子，從而形成一個空間電荷區。這個空間電荷區就是PN結。在空間電荷區內，只有不能移動的雜質離子而沒有載流子，所以空間電荷區具有很高的電阻率。

光電傳感IC

光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。

M8101.是一款專門應用于光電感應測控領域，針對PLC/單片機。工控設備等光電應用控制芯片。芯片表面封合了高敏光信號接收管。發射管通過新品托內部調制，能夠的避免誤動作及環境光干擾。針對光感元器件長久以來面對的長距離對射、漫反射鏡面反射等復雜的場景，M8101都能做到處理。茂捷半導體工匠精神的支撐下面對數百萬次的密集測試，在長距離對射、漫反射場景中M8101所表現的精度能超越國際廠商1.54代以上。并且M8101精簡的外圍器件設計。在此茂捷半導體沿用的超小封裝QFN4*4的封裝形式。使其能廣泛的應用于各類及其苛刻的設計環境。

一種新型的高靈敏度磁探測器

磁電阻/超導復合式磁傳感器作為一種新型的高靈敏度磁探測器， 其探測精度目前已接近SQUID器件并已達到fT 量級。同時這類傳感器又具有體積小、結構簡單、工藝成熟、便于大規模生產等優勢，使其在未來發展潛力巨大。就該復合式磁傳感器而言，進一步提升器件的探測精度是其未來研究發展的主要方向。

一方面，繼續減小超導磁場放大器的狹窄區域寬度至1 μm以下，同時增大磁場放大器的有效面積都可以將磁場放大倍數繼續提升至幾千甚至上萬倍，但是同時會對傳感器的工作區間以及小型化造成影響。另一方面，使用靈敏度更高的磁電阻傳感器件(TMR、巨磁阻抗器件(GMI)等[35])，將有望使得該復合式傳感器的磁場探測精度達到1fT，甚至0.1 fT 的量級。