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半導(dǎo)體分立器件是一個(gè)統(tǒng)稱，在電子儀器儀表、計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備、汽車電子、工業(yè)及自動(dòng)化控制和消費(fèi)電子等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體分立器件的用途主要是在電子電力設(shè)備中，充當(dāng)開關(guān)、混頻、穩(wěn)壓和整流的作用。
半導(dǎo)體分立器件的分類
按照制造技術(shù)來分類，半導(dǎo)體分立器件可以分為光電半導(dǎo)體、分立器件、存儲(chǔ)器、邏輯IC和模擬IC等。這些分類其實(shí)每一種都是半導(dǎo)體分立器件的一個(gè)大分支，下面又可以分為很多小類。
光電半導(dǎo)體
我們見到的最多的LED就是屬于光電半導(dǎo)體下面的一個(gè)小分類。除了LED，光電半導(dǎo)體還包括激光半導(dǎo)體、受光器件、光耦和光通訊器件等。
LED就是發(fā)光二極管，由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成，原理是通過電子與空穴復(fù)合時(shí)產(chǎn)生輻射，并發(fā)出可見光。激光半導(dǎo)體又稱為激光二極管（Laser diode，簡(jiǎn)稱LD），使用的材料包括砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。激光二極管和發(fā)光二極管的發(fā)光原理類似，都是由電子與空穴結(jié)合而發(fā)光。不同的是，激光二極管注入的電流首先被集中在寬度從幾μm到10μm左右的窄縫中，電子在這個(gè)分為內(nèi)與空穴結(jié)合，然后發(fā)光。
USHIO激光二極管
受光器件其實(shí)就是接收光子，并將光子轉(zhuǎn)換為電子的器件。受光器件包括光電二極管、光電晶體管、CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器等。
光電二極管（Photo Diode，簡(jiǎn)稱PD）就是一個(gè)簡(jiǎn)單的將光子轉(zhuǎn)換成電子的元器件，可以把它當(dāng)成一個(gè)非常小的光能發(fā)電器來理解。光電晶體管本質(zhì)上和光電二極管是一個(gè)東西，只不過光電晶體管在構(gòu)造上會(huì)復(fù)雜多樣化一些。嚴(yán)格來說，光電二極管也可以劃分在光電晶體管下面，例如，光電三極管也屬于光電晶體管的一種。
濱松前照式 CCD 線陣圖像傳感器
CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器就不是簡(jiǎn)單的光電子轉(zhuǎn)換器件了。CCD圖像傳感器的英文名稱是Charge-coupled Device，學(xué)名叫做電荷耦合元件。CCD圖像傳感器不僅可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，還能把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行輸出。CCD圖像傳感器上有兩個(gè)關(guān)鍵組件，一個(gè)是光敏物質(zhì)，可以把它叫做像素，像素越多，畫面分辨率越高；另一個(gè)是感光電容，可以進(jìn)行光信號(hào)、電信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。兩者相結(jié)合，就能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成分辨率很高的數(shù)字信號(hào)。
CMOS圖像傳感器相比CCD圖像傳感器要更高階一些。CMOS圖像傳感器會(huì)集成更多的數(shù)字信號(hào)處理電路，比如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（AD轉(zhuǎn)換器）、白平衡處理、自動(dòng)曝光量控制和非均勻補(bǔ)償?shù)?。CMOS圖像傳感器在隨機(jī)窗口讀取能力、多窗口跟蹤能力、抗輻射能力和可靠性方面均優(yōu)于CCD圖像傳感器。
濱松CMOS線陣圖像傳感器
光耦又叫做光電耦合器或光電隔離器。通過將發(fā)光器（如發(fā)光二極管）和受光器（如圖像傳感器）封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，當(dāng)輸入端接入電信號(hào)時(shí)產(chǎn)生光信號(hào)，再通過受光器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“電-光-電”的控制。
輸入的是電信號(hào)，輸出的還是電信號(hào)，那為什么要多此一舉設(shè)計(jì)出光耦這種器件呢？這是因?yàn)樵谠S多應(yīng)用環(huán)境中，需要做到電氣隔離、防止原始電信號(hào)被干擾和信號(hào)放大等要求，所以才誕生了光耦。
分立器件
從2015年開始，一直到2020年，國(guó)產(chǎn)分立器件的產(chǎn)量和銷量就一直增長(zhǎng)。截止到2020年，國(guó)產(chǎn)分立器件的產(chǎn)量達(dá)到了4885億只，相比上一年增長(zhǎng)了8個(gè)點(diǎn)；銷售額為165.6億元，相比上一年增長(zhǎng)了3個(gè)點(diǎn)。
分立器包括二極管、晶體管和晶閘管。其中，晶體管包括雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管（Fidld Effect Transistor，簡(jiǎn)稱FET）和絕緣柵雙極晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，簡(jiǎn)稱IGBT）；晶閘管包括硅控整流器（Sillicon Controllde Rectifier，簡(jiǎn)稱SCR）、柵極光閉晶閘管（Gate Turn off Thyristor，簡(jiǎn)稱GTO）和光觸發(fā)晶閘管（Light Triggered Thyristor，簡(jiǎn)稱LTT）。
其中，場(chǎng)效應(yīng)管（FET）包括結(jié)合型FET和MOSFET。MOSFET是分立器中最重要的一種元器件。2019年，MOSFET的銷售額在整個(gè)分立器件中占到了36.3%。
MOSFET的全稱為金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），被廣泛應(yīng)用在模擬電路和數(shù)字電路領(lǐng)域。MOSFET的特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好，工作頻率高，輸入抗阻高，開關(guān)速度快，所需驅(qū)動(dòng)功率小、且驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單，并且不存在二次擊穿的問題。
近年來，MOSFET的下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，直接帶動(dòng)了MOSFET的需求增長(zhǎng)。以銷售額來計(jì)算，從2015年到2019年，MOSFET的復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到了9.2%，實(shí)現(xiàn)銷售額53億美元。MOSFET可謂是分立器件中的一顆夜明珠。
總體來說，在光電半導(dǎo)體領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠家與國(guó)外，特別是日本的差距還是比較明顯的。高質(zhì)量和高性能的光電半導(dǎo)體主要還是國(guó)外生產(chǎn)的，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品只能以低質(zhì)、低價(jià)的方式生存，一些高精尖的設(shè)備上，國(guó)產(chǎn)器件還是達(dá)不到性能要求。在分立器方面，國(guó)產(chǎn)器件的規(guī)模在不斷增長(zhǎng)，特別是在MOSFET、二極管和三極管產(chǎn)線上。據(jù)預(yù)測(cè)，到2026年，國(guó)產(chǎn)分立器件的產(chǎn)量將突破1.6萬億只，市值將超過500億人民幣。
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