85.41 半导体器件(例如,二极管、晶体管,半导体基换能器);光敏半导体器件,包括不论是否装在组件内或组装成块的光电池;发光二极管(LED),不论是否与其他发光二极管(LED)组装;已装配的压电晶体(+):
10 — 二极管,但光敏二极管或发光二极管(LED)除外
— 晶体管,但光敏晶体管除外:
21 — — 耗散功率小于1瓦的
29 — — 其他
30 — 半导体开关元件、两端交流开关元件及三端双向可控硅开关元件,但光敏器件除外
— 光敏半导体器件,包括不论是否装在组件内或组装成块的光电池;发光二极管(LED):
41 — — 发光二极管(LED)
42 — — 未装在组件内或组装成块的光电池
43 — — 已装在组件内或组装成块的光电池
49 — — 其他
— 其他半导体器件:
51 — — 半导体基换能器
59 — — 其他
60 — 已装配的压电晶体
90 — 零件
一、半导体器件(例如,二极管、晶体管,半导体基换能器)
半导体器件的定义,参见本章注释十二(一)。
本组的半导体器件是依靠某些“半导体”材料的电子性能进行工作的,而对于半导体基换能器来说,是依靠半导体特性包括物理(例如,机械、热)、电气、光学和化学特性工作的。
这些半导体材料的主要特点是在室温下其电阻率介于导体(金属)与绝缘体的电阻率之间。这些材料为以下物质:某些矿石(例如,结晶方铅矿)、四价化学元素(锗、硅等)或化学元素的化合物(例如,砷化镓、锑化铟等三价及五价化学元素的化合物)。
含有四价化学元素的半导体材料一般是单晶体。这些材料纯净时不能使用,必须掺入极微量(以百万分之几计)的特定“杂质”(掺杂剂)之后才可使用。
掺入四价化学元素的“杂质”为五价化学元素(磷、砷、锑等)或三价元素(硼、铝、镓、铟等)。前者可得到带多余电子(带负电)的n型半导体;后者可得到所带电子不足,也就是说以空穴(带正电)为主的p型半导体。
由三价与五价化学元素化合而成的半导体材料也需掺杂。
矿石半导体材料中含有天然杂质,可作为掺杂剂。
本组的半导体器件一般在p型与n型半导体材料之间含有一个或多个“结”。
这些半导体器件包括:
(一)二极管,一种仅带有一个p-n结的半导体两端器件,可单向(正向)导电,而对另一方向(反向)的电流产生很大的阻力。二极管可用于检波、整流、开关等方面。
二极管的主要类型有信号管、整流管、调压管、基准电压管。
(二)晶体管,为半导体三端或四端器件,能对电流起放大、振荡、变频或开关等作用。晶体管是依靠其中两个电极之间电阻率的变化,并同时对第三个电极施加电场而进行工作的。所施加的控制信号或电场比因电阻变化而产生的作用更加微弱,从而起到放大的作用。
晶体管包括:
1.双极型晶体管。这是一种带有两个二极管式面结的半导体三端器件;这种晶体管依靠正电荷载流子及负电荷载流子进行工作(因而是双极的)。
2.场效应晶体管〔也称为金属氧化物半导体(MOS)场效应管〕,不论其是否带有面结,均是依靠两电极间可用电荷载流的感应衰竭(或感应增强)进行工作的。场效应晶体管的晶体管工作时仅使用一种电荷载流子(因而是单极的)。MOS场效应晶体管(也称为MOSFET)中的寄生二极管,可以在电感负载切换中作为续流二极管使用。装有四个电极的MOS场效应晶体管称为四极管。
3. 绝缘栅双极型晶体管(IGBT),是由一个栅极、两个负载极(发射极及集电极)构成的三端器件。通过对栅极与发射极之间施加适当的电压,可以控制电流的流向,即接通或切断。IGBT芯片可与二极管封装在一起(IGBT模块),以保护IGBT器件,其具有的功能仍为晶体管。
(三)半导体基换能器。
如本章注释十二(一)1所述,这些器件中,半导体基片或材料在换能器功能的实现中起到不可替代的关键作用,这些功能包括将任何物理、化学现象或活动转换为电信号,或者将电信号转换为任何物理现象或活动。
半导体基换能器的特征为独立的技术单元,且能以裸片或封装的形式报验。构成半导体基换能器的组件包括为实现其结构或功能而不可分割地连接在一起的有源或无源分立元件,实际上不可分割地组合成一体。即尽管在理论上其中某些组件是可以取出更换的,但这样做在正常生产条件下是不经济的。一些在换能器中不起关键作用的非半导体基组件,当其辅助换能器实现其传感器、执行器、谐振器和振荡器的功能时,可以成为换能器的一部分。此类组件包括但不仅限于下列例子:
1. 封装部件,通常包括用于互连的金属线(内部或外部焊线连接)、引线框架、外壳、基板等;或
2. 实现或支持整体功能的组件,像磁铁、光学元件等等。
“半导体基”一词的定义也包括一些基于其半导体材料自身特性(但这些特性并不是半导体特有的)实现换能器功能的元件。这些特性包括机械强度、柔韧性、导热性、光反射率、化合物阻抗等,与其可以利用半导体技术(微加工)在微米级进行高精度加工的特性相结合来实现,此类元件可以包括,例如,薄膜、棒、悬臂梁、空腔、镜片、通道等,这些元件通过厚度或是柔性实现换能器的功能。
半导体基换能器所使用的材料包括诸如硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、锗化硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、砷化铟镓(InGaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、碲化锡(SnTe),氧化锌(ZnO)和氧化镓(Ga2O3)等各种材料。
“半导体技术制造”是指进行晶圆级的平面工艺处理,包括磨削、抛光、掺杂、旋转涂布、成像、化学气相沉积、物理气相沉积、电镀、显影、去膜、蚀刻、烘干、印刷。
半导体基换能器的类型包括:
1. 本章注释十二(一)1(3)所列的半导体基传感器。
关于传感器,一个例子是在硅麦克风中作为半导体基声学传感器的微机电系统(MEMS)元件。该微机电系统元件由坚硬的穿孔背板和硅基板上的柔性薄膜组成,其功能是将声波转换成可变的电信号输出。声波作为一种物理量冲击薄膜并使其振动,因此产生不同的电信号输出。
另一个例子是一种气体传感器,它利用电子施主/受主的吸附作用来改变具有极高表面积的石墨烯的电阻值。
2. 本章注释十二(一)1(4)所列的半导体基执行器,例如电热驱动的微机电系统(MEMS)镜片,在大量的应用中用于偏转激光束,如光纤间的光交换、激光投影仪,用于自动驾驶的激光雷达(LIDAR)、激光跟踪及定位测量等。电热驱动镜片由加热元件驱动,其工作基于具有不同热膨胀性能的半导体基结构。
3. 本章注释十二(一)1(5)所列的半导体基谐振器,例如薄膜腔声谐振器(FBAR), 用于无线设备中的多路复用或信道选择的射频技术。
4. 本章注释十二(一)1(6)所列的半导体基振荡器,将物理现象(谐振腔内存储的电磁场能量)转换为电信号(输出信号频率受调谐电压控制)。
(四)其他半导体器件。
它们包括:
1.半导体开关元件。这种器件的半导体材料(带有三个或三个以上的p-n结)共有四个传导区。当控制脉冲产生传导性时,直流电可从传导区中定向通过。半导体开关元件可用作控制整流器、转换器或放大器,其性能与带有一个共集极/共基极结的两个联结互补晶体管相同。
2.三端双向可控硅开关元件。这种器件的半导体材料(带有四个p-n结)共有五个传导区,当控制脉冲产生传导性时,交流电可通过。
3.两端交流开关元件。这种器件的半导体材料(带有两个p-n结)共有三个传导区,可产生所需脉冲,以操纵三端双向可控硅开关元件。
4.可变电抗器(或称变容二极管)。
5.场效应器件,例如,栅极晶体管。
6.冈恩效应器件。
但本组不包括某些半导体器件。这些半导体器件与上述半导体器件不同,主要利用温度、压力等进行工作。例如,非线性半导体电阻器(热敏电阻器、变阻器、磁电阻器等)(品目85.33)。
利用光线进行工作的光敏器件(光敏二极管等)的归类,参见第二部分。
上述半导体器件,不论其报验时已经装配,即已装有线接头或引线〔例如,安装在载体(例如基板或引线框架)上的引脚、引线、焊球、底面触点、凸点或导电压点〕,或者已装有外壳(器件),或未装配(元件),或者甚至是未切成形的薄圆片(晶圆),均归入本品目。但天然半导体材料(例如,方铅矿)须经装配才可归入本品目。
但是,本组的半导体换能器不包括硅基传感器、执行器、谐振器、振荡器及其组件,和一个或多个单片、混合、多芯片或多元件集成电路的组合件〔本章注释十二(二)4(3)定义的〕(品目85.42)。
本品目也不包括:
1. 经掺杂用于电子工业的化学元素(例如,硅、硒),拉制后未经加工或呈圆筒形、棒形(第二十八章),如果已切成圆片、薄片或类似形状,则归入品目38.18。
2. 通常含有百分之几某些添加物(例如,锗、碘)的电子工业用硒化镉、硫化镉、砷化铟等化学化合物,不论呈圆筒状、棒状等,还是切成圆片、薄片或类似形状(品目38.18)。
3. 经掺杂用于电子工业的晶体,成圆片、薄片或类似形状,不论是否已经抛光,也不论是否已经覆有均匀的外延层,但未经选择性地掺杂或扩散,形成分立的导电区(品目38.18)。
4. 集成电路(品目85.42)。
5. 模制组件、微型组件或类似微组件,由分立元件、有源元件或有源元件及无源元件互相结合并连接在一起所构成(一般归入第八十四、八十五或九十章)。
二、光敏半导体器件
本组包括光敏半导体器件,这些半导体在可见光线、红外线或紫外线的作用下,利用其内在光电效应,引起电阻率的变化或产生电动势。
利用外部光电效应(光电发射)进行工作的光电发射管,应归入品目85.40。
光敏半导体器件的主要类型有:
(一)光电管(光敏电阻器),一般装有两个电极,两个电极之间为半导体(硫化镉、硫化铅等),其电阻随所受到的光照强度而变化。
光电管用于火焰探测器,自动照相机、移动物体计数器、自动精密测量装置用的曝光表,自动开门系统等。
(二)光电池,可直接把光变成电能,无须外部电源。用硒作阻挡层的光电池主要用于照度计及曝光表。用硅作阻挡层的光电池具有较大的输出功率,特别适用于控制与调节设备、检测光脉冲及纤维光导通信系统等。
光电池的主要类型有:
1.太阳能电池,一种硅阻挡层光电池,可直接把太阳光变成电能。太阳能电池通常成组作为电源使用。例如,用于探索太空的火箭及人造卫星;山区呼救送话器。
本品目也包括不论是否装在组件内或组装成块的太阳能电池。但本品目不包括配有元件,直接为电动机、电解槽等供电的电池板及电池组件,不论所配元件如何简单(例如,用于控制电流方向的二极管)(品目85.01)。
2.光电二极管(锗光电二极管、硅光电二极管等)。光电二极管的特点是,当光线照射到p-n结时,其电阻率会发生变化。它可用于自动数据处理(储存数据的读取);在某些电子管中作为光阴极使用;用于辐射高温计等。光电晶体管及光敏闸流晶体管均属这类光电接收器件。
光电二级管装上外壳后,可根据其外壳与上述第一部分所列的二极管、晶体管及闸流晶体管相区别;光电二极管的外壳有部分是透明的,以便透光。
3.光电耦及光电继电器,由电发光二极管与光电二极管、光电晶体管或光敏闸流晶体管组成。
光电半导体器件报验时,不论是已经装配(例如,装有线接头或引线),已装外壳或未经装配的,均归入本品目。
三、发光二极管(LED)
发光二极管(LED),或电发光二极管(特别是使用砷化镓、磷化镓或氮化镓的发光二极管)是一种可把电能变成可见光线、红外线或紫外线的半导体器件,例如,可在控制系统中用作显示或传输数据,或用于照明和发光应用。
激光二极管。这种二极管可发射出连贯的光束,用于探测核子,也用于测高计、遥测设备或纤维光导通信系统。
本组也包括:
(一)发光二极管(LED)器件
这些器件是一种单个电气组件,主要封装了一个或多个发光二极管(LED)芯片(晶粒),且可以包括光学元件和热接触面、机械接合面和电气接口(例如,电气连接器,包括连接外部控制电路的导线)。
保护二极管(例如,齐纳二极管)可与氮化镓基发光二极管(GaN-LED)芯片反向并联连接,以保护芯片免受其他氮化镓基发光二极管器件的静电影响。
有两类基本的白光LED器件。第一种类型由LED芯片和荧光材料(荧光粉)组合而成。
第二种类型的白光LED器件由红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片组成。白光LED器件用于一般发光和背光应用。
(二)发光二极管(LED)组件
这些组件由安装在印刷电路板上的发光二极管(LED)器件组成,可以包括光学元件和热接触面、机械接合面和电气接口(例如,电气连接器,包括连接外部控制电路的导线)。
LED组件不带有那些用来对交流电电源进行整流和将直流电控制在发光二极管(LED)可用水平的控制电路。
发光二极管的数量不会改变其功能,仅会影响光的强度。
某些发光二极管(LED)组件使用LED芯片而不用LED器件。芯片安装在印刷电路板上,可能与荧光粉一起,被整体或分别封装起来。
四、已装配的压电晶体
压电晶体主要由钛酸钡(包括用钛酸钡制成的多晶偏光元件)、锆酸钛酸铅或品目38.24所列的其他晶体(参见相应的注释)、石英或电气石晶体制成,用于传声器、扬声器、超声波装置、稳频振荡电路等。只有已装配的压电晶体才归入本品目。压电晶体一般为板、棒、圆片、环等形状,并且必须装有电极或电接头。压电晶体可涂有一层石墨、清漆等,或装在支座上,常装有一个外壳(例如,金属盒、玻璃泡)。但如果装配了其他器件,整件货品(装上附加晶体)则不能作为已经装配的晶体,而应作有关机器或器具的零件并按有关机器或器具的零件归类。例如,传声器或扬声器用的压电元件(品目85.18);拾音头(品目85.22);超声波测厚仪用的拾波元件(探针)(一般酌情根据第九十章注释二(二)归入第九十章或归入品目90.33);电子表用的石英振荡子(品目91.14)。
本品目不包括未装配的压电晶体(一般归入品目38.24、71.03或71.04)。
零 件
除零件的归类总原则另有规定的以外(参见第十六类总注释),本品目所列货品的零件也应归入本品目。
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子目注释:
子目8541.21
把特定的工作电压施加到晶体管上,并测量其连续处理功率,当晶体管外壳的温度为25℃时,即可测量出晶体管的耗散功率。例如,如果一个晶体管给定操作电压为5伏特,晶体管外壳的温度保持在25℃时,可连续处理0.2安培的负载,那么,该晶体管的耗散功率即为1瓦特(安培数×伏特数=瓦数)。
带有热耗散器件(例如,突片、金属壳)的晶体管,以其底部或壳子的温度作为参照温度(25℃);而其他晶体管(例如,配有简单的塑料外壳)则以室温作为参照温度。