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半导体是什么 半导体的定义是什么 -

作者: 日照新闻网   来源日照新闻网    发布时间2020-01-09

  导语:关于科技方面,我们经常会听到“半导体”这一概念,感觉它在科技领域占据着重要的地位。但如果不是专业人员,是很少有人知道半导体是什么的。到底半导体的定义是什么?半导体有什么用?下面我们一起来了解这个东西。

  半导体是什么 半导体的定义是什么

半导体

  半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的武汉癫痫病医院排名半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

  半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

  半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

  本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带贵阳癫痫病去哪家医院进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子- 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。

  半导体与集成电路的关系:

半导体

  郑州市治疗癫痫病医院哪家最专业半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。我们知道,电路之所以具有某种功能,主要是因为其内部有电流的各种变化,而之所以形成电流,主要是因为有电子在金属线路和电子元件之间流动(运动/迁移)。所以,电子在材料中运动的难易程度,决定了其导电性能。常见的金属材料在常温下电子就很容易获得能量发生运动,因此其导电性能好;绝缘体由于其材料本身特性,电子很难获得导电所需能量,其内部很少电子可以迁移,因此几乎不导电。而半导体材料的导电特性则介于这两者之间,并且可以通过掺入杂质来改变其导电性能,人为控制它导电或者不导电以及导电的容易程度。这一点称之为半导体的可掺杂特性。

  前面说过,集成电路的基础是晶体管,发明了晶体管才有可能创造出集成电路,而晶体管的基础则是半导体,因此半导体也是集成电路的基础。半导体之于集成电路,如同土地之于城市。很明显,山地、丘陵多者不适合建造城市,沙化土壤、石灰岩多的地方也不适合建造城市。“建造”城市需要选一块好地,“集成”电路也需要一块合适的基础材料——就是半导体。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓(化合物),其中应用最广的、商用化最成功的当推“硅”。

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  那么半导体,特别是硅,为什么适合制造集成电路呢?有多方面的原因。硅是地壳中最丰富的元素,仅次于氧。自然界中的岩石、砂砾等存在大量硅酸盐或二氧化硅,这是原料成本方面的原因。硅的可掺杂特性容易控制,容易制造出符合要求的晶体管,这是电路原理方面的原因。硅经过氧化所形成的二氧化硅性能稳定,能够作为半导体器件中所需的优良的绝缘膜使用,这是器件结构方面的原因。最关键的一点还是在于集成电路的平面工艺,硅更容易实施氧化、光刻、扩散等工艺,更方便集成,其性能更容易得到控制。因此后续主要介绍的也是基于硅的集成电路知识,对硅晶体管和集成电路工艺有了解后,会更容易理解这个问题。

  除了可掺杂性之外,半导体还具有热敏性、光敏性、负电阻率温度、可整流等几个特性,因此半导体材料除了用于制造大规模集成电路之外,还可以用于功率器件、光电器件、压力传感器、热电制冷等用途;利用微电子的超微细加工技术,还可以制成MEMS(微机械电子系统),应用在电子、医疗领域。

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