什麼是半導體?

General 更新 2024-05-30

什麼是半導體?

鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力介於導體和絕緣體之間,叫做半導體。

半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關係可製成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。

半導體還有一個最重要的性質,如果在純淨的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極管、三極管等。

把一塊半導體的一邊製成P型區,另一邊製成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大於漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。

半導體是什麼?

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半導體是什麼意思

顧名思義:導電性能介於導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconductor).

物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。

半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。

[編輯本段]半導體定義

電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度係數的物質。

半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。

半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。

鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。

半導體(東北方言):意指半導體收音機,因收音機中的晶體管由半導體材料製成而得名。

本徵半導體

不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為複合。複合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和複合同時存在並達到動態平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純淨半導體的電阻率較大,實際應用不多。

[編輯本段]半導體特點

半導體三大特性∶攙雜性、熱敏性和光敏性。

★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。

★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。

晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。

共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。

自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。

空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。

電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。

空穴電流:價電子按一......

半導體是什麼,做什麼用的

自然界的物質按導電能力可分為導體、絕緣體和半導體三類。半導體材料是指室溫下導電性介於導電材料和絕緣材料之間的一類功能材料。靠電子和空穴兩種載流子實現導電,室溫時電阻率一般在10-5~107歐·米之間。通常電阻率隨溫度升高而增大;若摻入活性雜質或用光、射線輻照,可使其電阻率有幾個數量級的變化。1906年製成了碳化硅檢波器。

1947年發明晶體管以後,半導體材料作為一個獨立的材料領域得到了很大的發展,併成為電子工業和高技術領域中不可缺少的材料。特性和參數半導體材料的導電性對某些微量雜質極敏感。純度很高的半導體材料稱為本徵半導體,常溫下其電阻率很高,是電的不良導體。在高純半導體材料中摻入適當雜質後,由於雜質原子提供導電載流子,使材料的電阻率大為降低。這種摻雜半導體常稱為雜質半導體。雜質半導體靠導帶電子導電的稱N型半導體,靠價帶空穴導電的稱P型半導體。

不同類型半導體間接觸(構成PN結)或半導體與金屬接觸時,因電子(或空穴)濃度差而產生擴散,在接觸處形成位壘,因而這類接觸具有單向導電性。利用PN結的單向導電性,可以製成具有不同功能的半導體器件,如二極管、三極管、晶閘管等。

此外,半導體材料的導電性對外界條件(如熱、光、電、磁等因素)的變化非常敏感,據此可以製造各種敏感元件,用於信息轉換。半導體材料的特性參數有禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。禁帶寬度由半導體的電子態、原子組態決定,反映組成這種材料的原子中價電子從束縛狀態激發到自由狀態所需的能量。電阻率、載流子遷移率反映材料的導電能力。非平衡載流子壽命反映半導體材料在外界作用(如光或電場)下內部載流子由非平衡狀態向平衡狀態過渡的弛豫特性。位錯是晶體中最常見的一類缺陷。位錯密度用來衡量半導體單晶材料晶格完整性的程度,對於非晶態半導體材料,則沒有這一參數。半導體材料的特性參數不僅能反映半導體材料與其他非半導體材料之間的差別,更重要的是能反映各種半導體材料之間甚至同一種材料在不同情況下,其特性的量值差別。

半導體材料的種類

常用的半導體材料分為元素半導體和化合物半導體。元素半導體是由單一元素製成的半導體材料。主要有硅、鍺、硒等,以硅、鍺應用最廣。化合物半導體分為二元系、三元系、多元系和有機化合物半導體。二元系化合物半導體有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化鎵、磷化鎵、磷化銦等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化鎘、硒化鎘、碲化鋅、硫化鋅等)、Ⅳ-Ⅵ族(如硫化鉛、硒化鉛等)、Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半導體主要為三元和多元固溶體,如鎵鋁砷固溶體、鎵鍺砷磷固溶體等。有機化合物半導體有萘、蒽、聚丙烯腈等,還處於研究階段。

此外,還有非晶態和液態半導體材料,這類半導體與晶態半導體的最大區別是不具有嚴格週期性排列的晶體結構。製備不同的半導體器件對半導體材料有不同的形態要求,包括單晶的切片、磨片、拋光片、薄膜等。半導體材料的不同形態要求對應不同的加工工藝。常用的半導體材料製備工藝有提純、單晶的製備和薄膜外延生長。

所有的半導體材料都需要對原料進行提純,要求的純度在6個“9”以上,最高達11個“9”以上。提純的方法分兩大類,一類是不改變材料的化學組成進行提純,稱為物理提純;另一類是把元素先變成化合物進行提純,再將提純後的化合物還原成元素,稱為化學提純。物理提純的方法有真空蒸發、區域精製、拉晶提純等,使用最多的是區域精製。化學提純的主要方法有電解、絡合、萃娶精餾等,使用最多的是精餾。

由於每一種方法都有一定的侷限性,因此常使用幾種提純方法相結合的工藝流程以獲得合格的材料。絕大......

半導體是什麼工作

鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力介於導體和絕緣體之間,叫做半導體。

半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關係可製成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。

半導體還有一個最重要的性質,如果在純淨的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極管、三極管等。

把一塊半導體的一邊製成P型區,另一邊製成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大於漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。

什麼是半導體產業?

全球半導體產業向亞太轉移,我國半導體產業融入全球產業鏈

全球半導體市場規模06年達到247.7億美元。主要應用領域包括計算機、消費電子、通信等。在電子製造業轉移和成本差異等因素的作用下,全球半導體產業向亞太地區轉移趨勢明顯。我國內地半導體產業發展滯後於先進國家,內地企業多位於全球產業鏈的中下游環節。我國半導體產業成為全球產業鏈的組成部分,產量和產值提高迅速,但是產品技術含量和附加值偏低。

2007年半導體產業大幅波動,長遠發展前景良好

半導體產業的硅週期難以消除。2007年上半年,在內存價格上升等因素作用下,全球半導體市場增速明顯下滑。至2007年下半年,由於多餘庫存的降低、資本支出的控制,半導體市場開始回升。預計2008年,半導體產業增速恢復到一個較高的水平。長遠來看,支撐半導體產業發展的下游應用領域仍然處在平穩發展階段,半導體產業的技術更新也不曾停滯。產品更新與需求形成互動,推動半導體產業持續增長。

我國半導體市場規模增速遠快於全球市場

我國半導體市場既受全球市場的影響,也具有自身的運行特點。

我國半導體應用產業中,PC等傳統領域仍保持平穩增長,消費電子、數字電視、汽車電子、醫療電子等領域處於快速成長期,3G通信等領域處於成長前期。我國集成電路市場規模增速遠快於全球市場,是全球市場增長的重要拉動元素。2006年,我國集成電路市場已經成為全球最大市場。

我國半導體產業規模迅速擴大,產業結構逐步優化

我國半導體產業規模同樣快速提高。在封裝測試業保持高速增長的同時,設計和製造業的比例逐步提高,產業結構得到優化。在相關管理部門、科研機構和企業的共同努力下,我國系統地開展了標準制定和專利申請工作,有效地保障本土企業從設計、製造等中上游產業鏈環節分享內地快速增長的電子設備市場。

分立器件、半導體材料行業是我國半導體產業的重要組成部分

集成電路是半導體產業的最大組成部分。分立器件、半導體材料和封裝材料也是半導體產業的重要組成部分。我國內地分立器件和半導體材料市場和產業也處於快速增長之中。

上市公司

我國內地半導體產業上市公司面對諸多挑戰。技術升級和產品更新是企業生存發展的前提。半導體材料生產企業有較強的定價能力,在保持產品換代的前提下,有較大的成長空間;封裝測試公司整體狀況較好;分立器件企業發展不均。

全球半導體產業簡況

根據WSTS統計,2006年全球半導體市場銷售額達2477億美元,比2005年增長8.9%;產量為5192億顆,比2005年增長14.0%;ASP為0.477美元,比2005年下降4.5%。

從全球範圍來看,包括計算機(Computer)、通信(Communication)、消費電子(ConsumerElectronics)在內的3C產業是半導體產品的最大應用領域,其後是汽車電子和工業控制等領域。

美、日、歐、韓以及中國臺灣是目前半導體產業領先的國家和地區。2006年世界前25位的半導體公司全部位於美國、日本、歐洲、韓國。2005年,美國和日本分別佔有48%和23%的市場份額,合計達71%。韓國和臺灣的半導體產業進步很快。韓國三星已經位列全球第二;臺積電(TSMC)的收入在2007年上半年有了很大的提高,排名快速升至第6,成為2007年上半年進入前20名的唯一一家臺灣公司,這從一個側面反映了臺灣代工業非常發達。

中國市場簡況

中國已經成為全球第一大半導體市場,並且保持較高的增長速度。2006年,中......

半導體的主要材料是什麼?

半導體在電子技術上來說是一種隨著溫度的不同而其電阻值不同的一種電介質 現在的半導體運用得很廣.P/N都是一種半導體,在二極管中由它們組成,形成PN結,在加電的作用下形成反向偏置.在二極管中P就是空穴型半導體N就是電子型半導體.P/N多是單一元素組成比如硅/鍺.就是一種半導體,二極管多用.我建義你買一本關於二極管三極管的書看一下就什麼就明白了.裡面說明很清楚.如果覺得我這回答可以得多加點分哦.

什麼是半導體? 為什麼芯片要用半導體做

鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力介於導體和絕緣體之間,叫做半導體。

半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關係可製成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。

半導體還有一個最重要的性質,如果在純淨的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極管、三極管等。

把一塊半導體的一邊製成P型區,另一邊製成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大於漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。

半導體是什麼?

在物理學中,按照到點的能力,可以將他們分為導體和絕緣體兩大類。導體中有大量的自由電子,加上電場後,自由電子運動,形成電流,因此,導體的電阻率很小,導電能力很強。絕緣體中自由電子很少,加上電場之後,幾乎沒有電流形成,因此它的電阻率很大。除這兩類外,還有一種導電能力介於兩種之間的物質,這就是半導體,如硅,砷化鎵等等。半導體是指一種導電性可受控制,範圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品,如計算機、移動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業應用上最具有影響力的一種。材料的導電性是由導帶中含有的電子數量決定。當電子從價帶獲得能量而跳躍至導電帶時,電子就可以在帶間任意移動而導電。一般常見的金屬材料其導電帶與價電帶之間的能隙非常小,在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至導電帶而導電,而絕緣材料則因為能隙很大(通常大於9電子伏特),電子很難跳躍至導電帶,所以無法導電。一般半導體材料的能隙約為1至3電子伏特,介於導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發,或是改變其能隙之間距,此材料就能導電。半導體通過電子傳導或電洞傳導的方式傳輸電流。電子傳導的方式與銅線中電流的流動類似,即在電場作用下高度電離的原子將多餘的電子向著負離子化程度比較低的方向傳遞。電洞導電則是指在正離子化的材料中,原子核外由於電子缺失形成的“空穴”,在電場作用下,空穴被少數的電子補入而造成空穴移動所形成的電流(一般稱為正電流)。

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半導體的原理是什麼

顧名思義:導電性能介於導體與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconductor).

物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與金屬和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。

半導體的發現實際上可以追溯到很久以前,

1833年,英國巴拉迪最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同於一般金屬,一般情況下,金屬的電阻隨溫度升高而增加,但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。不久,

1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結,在光照下會產生一個電壓,這就是後來人們熟知的光生伏特效應,這是被發現的半導體的第二個特徵。

在1874年,德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關,即它的導電有方向性,在它兩端加一個正向電壓,它是導通的;如果把電壓極性反過來,它就不導電,這就是半導體的整流效應,也是半導體所特有的第三種特性。同年,舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。

1873年,英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應,這是半導體又一個特有的性質。

半導體的這四個效應,(jianxia霍爾效應的餘績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了,但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。很多人會疑問,為什麼半導體被認可需要這麼多年呢?主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料,很多與材料相關的問題就難以說清楚。

半導體於室溫時電導率約在10ˉ10~10000/Ω·cm之間,純淨的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的有機物半導體等。

本徵半導體(intrinsic semiconductor) 沒有摻雜且無晶格缺陷的純淨半導體稱為本徵半導體。在絕對零度溫度下,半導體的價帶(valence band)是滿帶(見能帶理論),受到光電注入或熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶(conduction band),價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴(hole),導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子 - 空穴對。上述產生的電子和空穴均能自由移動,成為自由載流子(free carrier),它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,使電子-空穴對消失,稱為複合(recombination)。複合時產生的能量以電磁輻射(發射光子photon)或晶格熱振動(發射聲子phonon)的形式釋放。在一定溫度下,電子......

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