半導體是什麼 半導體的定義是什麼

導語：關於科技方面，我們經常會聽到“半導體”這一概念，感覺它在科技領域佔據著重要的地位。但如果不是專業人員，是很少有人知道半導體是什麼的。到底半導體的定義是什麼?半導體有什麼用?下面我們一起來了解這個東西。

半導體是什麼 半導體的定義是什麼

半導體

半導體(semiconductor)，指常溫下導電效能介於導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體制作的器件。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、行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矽、鍺、砷化鎵等，而矽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。

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。鍺和矽是最常用的元素半導體;化合物半導體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、第Ⅱ和第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。

半導體的分類，按照其製造技術可以分為：積體電路器件，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，雖然不常用，但還是按照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訊號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。

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。空穴導電並不是實際運動，而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動。它們在外電場作用下產生定向運動而形成巨集觀電流，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。

半導體與積體電路的關係：

半導體

半導體是指導電效能介於導體和絕緣體之間的材料。我們知道，電路之所以具有某種功能，主要是因為其內部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動(運動/遷移)。所以，電子在材料中運動的難易程度，決定了其導電效能。常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發生運動，因此其導電效能好;絕緣體由於其材料本身特性，電子很難獲得導電所需能量，其內部很少電子可以遷移，因此幾乎不導電。而半導體材料的導電特性則介於這兩者之間，並且可以通過摻入雜質來改變其導電效能，人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。這一點稱之為半導體的可摻雜特性。

前面說過，積體電路的基礎是電晶體，發明了電晶體才有可能創造出積體電路，而電晶體的基礎則是半導體，因此半導體也是積體電路的基礎。半導體之於積體電路，如同土地之於城市。很明顯，山地、丘陵多者不適合建造城市，沙化土壤、石灰岩多的地方也不適合建造城市。“建造”城市需要選一塊好地，“整合”電路也需要一塊合適的基礎材料——就是半導體。常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵(化合物)，其中應用最廣的、商用化最成功的當推“矽”。

那麼半導體，特別是矽，為什麼適合製造積體電路呢?有多方面的原因。矽是地殼中最豐富的元素，僅次於氧。自然界中的岩石、砂礫等存在大量矽酸鹽或二氧化矽，這是原料成本方面的原因。矽的可摻雜特性容易控制，容易製造出符合要求的電晶體，這是電路原理方面的原因。矽經過氧化所形成的二氧化矽效能穩定，能夠作為半導體器件中所需的優良的絕緣膜使用，這是器件結構方面的原因。最關鍵的一點還是在於積體電路的平面工藝，矽更容易實施氧化、光刻、擴散等工藝，更方便整合，其效能更容易得到控制。因此後續主要介紹的也是基於矽的積體電路知識，對矽電晶體和積體電路工藝有了解後，會更容易理解這個問題。

除了可摻雜性之外，半導體還具有熱敏性、光敏性、負電阻率溫度、可整流等幾個特性，因此半導體材料除了用於製造大規模積體電路之外，還可以用於功率器件、光電器件、壓力感測器、熱電製冷等用途;利用微電子的超微細加工技術，還可以製成MEMS(微機械電子系統)，應用在電子、醫療領域。