材料科学
Materials Science - 电子元器件相关材料
半导体材料
硅(Si)
最广泛使用的半导体材料，占据90%以上的半导体器件市场。
- 优点：储量大、成本低、工艺成熟、氧化性好
- 应用：集成电路、晶体管、二极管、太阳能电池
- 特性：带隙1.12eV，电子迁移率1350cm²/V·s
化合物半导体
| 材料 | 带隙(eV) | 特点 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 砷化镓(GaAs) | 1.42 | 高频特性好 | 射频器件、LED |
| 磷化铟(InP) | 1.35 | 高速 | 光通信、高速电路 |
| 氮化镓(GaN) | 3.4 | 宽禁带、高功率 | 功率器件、LED |
| 碳化硅(SiC) | 3.3 | 超宽禁带 | 功率器件、高温应用 |
被动元件材料
电阻材料
- 碳膜：碳氢化合物热分解沉积
- 金属膜：镍铬、钽等金属合金
- 金属氧化物：氧化锡等
- 基板材料：陶瓷(Al2O3)、氧化铝
电容材料
- 陶瓷介质：钛酸钡、氧化钛等
- 电解质：电解液、固体电解质
- 电极材料：铝、铜、银、镍
- 薄膜介质：聚酯、聚丙烯、聚苯硫醚
电感材料
- 磁芯材料：铁氧体、硅钢片、非晶合金
- 线圈材料：铜线、铝线
- 骨架材料：塑料、陶瓷
封装材料
塑封材料
- 环氧树脂：最常用的塑封材料，成本低、工艺成熟
- 塑封料：环氧树脂+填料+固化剂+脱模剂
陶瓷封装
- 氧化铝(Al2O3)：最常用，良好的电绝缘性和热导率
- 氮化铝(AlN)：高热导率，用于功率器件
- 氧化铍(BeO)：极高热导率，但有毒性
基板材料
- FR-4：玻纤布+环氧树脂，最常用PCB基材
- CEM系列：复合材料
- 高频基板： Rogers、Teflon基材
- 金属基板：铝基板、铜基板，散热好
导体材料
| 材料 | 电阻率(μΩ·cm) | 特点 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 银(Ag) | 1.59 | 最低电阻率，成本高 | 高端导线 |
| 铜(Cu) | 1.68 | 低电阻，工艺性好 | 最常用导线 |
| 金(Au) | 2.35 | 耐腐蚀，不氧化 | 引线键合、触点 |
| 铝(Al) | 2.65 | 轻便，成本低 | 电力传输、电容电极 |
新型材料
宽禁带半导体
氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)：宽禁带半导体材料，具有更高的击穿电场、热导率和工作温度，适用于高功率、高频率、高温应用，是下一代功率器件的核心材料。
二维材料
- 石墨烯：单层碳原子蜂窝状结构，极高电子迁移率
- 过渡金属硫化物：MoS2、WS2等，用于柔性电子
有机半导体
- 有机薄膜晶体管(OTFT)：可用于柔性显示
- 有机太阳能电池：成本低，可穿戴应用