文/郑州磨料磨磨具磨削研究所王光祖
郑州人造金刚石及制品工程技术中心有限公司吕华伟王鹏辉
现在是资讯爆发的时代，而资讯能爆发却拜硅晶半导体之赐。从功能上来说硅晶体并不是最好的半导体，何以见得？从制造成射频功率扩大器用的电晶体为例，一个重要的功能上指标为负载的输出功率。需要提高这个功率平方值与晶体之负载阻抗的乘积要越大越好。依此指标，钻石是硅晶的倍，砷化镓的倍，碳化硅的8倍。表1列举若干比硅晶性能更卓越的半导体材料及其性能。由表中数据可知钻石半导体的整体性远远超越硅晶体。
表1各种半导体材料性能的比较
钻石半导体不仅运算速度快，而且较耐温，硅晶片只能承受低于℃的温度，砷化镓晶片则耐温不及℃，但钻石可加热至近℃而不损坏。尤有进者，钻石散热又是所有材料最高者，比硅晶体快30。高功率的钻石半导体运算时，其热量的排除不需假手于其他散热装置，因此是理想的积体电路材料。
钻石半导体的优越,可由图1显示。图1钻石的能隙比硅晶大很多，因此可成为更高能量和更高频率的半导体材料。图2显示饱合电子积移动速率与线性电场的关系。在高电场(5万V/cm)下，钻石内电子移动速率可比包括硅晶在内的其他半导体快两倍以上。图3显示运转晶体时最大允许电压与切断频率的反比关系。由图可知钻石晶体所能使用的最高频率比其他半导体高数十倍。图3是显示钻石晶体的输出功率与射频频率的反比关系。同样的，钻石晶体产生的频率远高于其他半导体。
图1钻石半导体的能隙(BandGap)比硅大很多(上图)，因此可成为理想的高温、高能及高频的半导体材料。
图2半导体的电子移动速率(纵轴)与外加线性电压(横轴)的关系图示。钻石半导体在高电场下的电子移动速率最高。
图3半导体的最高屯压(纵轴)与切断频率(横轴)的关系。图示钻石的电压及频率最高。
图4半导体的输出功率(纵轴)与频率(横轴)的关系。图示钻石半导体的能量与频率最高。
由上述可知，钻石的半导体性能的确不同凡响，其成为二极体和电晶体的潜力无穷。但就半导体而言，金刚石的年资最幼，不仅制造及使用经验远逊于身经百战的硅晶体及异军突的砷化镓，连资浅的碳化硅半磨展在线触达全球磨展在线入口
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