什么是半導體？

"半導體"系一種特性兼具"導體"及"絕緣體"特點的物質(zhì)，前者可如金屬般傳導電流，而后者則幾乎不能導電。電流傳輸?shù)谋憬莩潭扰c物質(zhì)電阻的高低密切相關(guān)。若電阻高，電流流通困難；若電阻低，電流傳輸便較為順暢。

以電阻系數(shù)標示電導率時，半導體的電阻系數(shù)介于10-4至108Ωcm區(qū)間，導體的電阻系數(shù)位于10-8至10-4Ωcm區(qū)間，絕緣體的電阻系數(shù)橫跨108至1018Ωcm范圍。

半導體材料介紹

硅（Si）和鍺（Ge）乃是眾所周知的半導體材料。當其呈純晶體結(jié)構(gòu)時，這類物質(zhì)幾乎接近絕緣體（本征半導體），然而添加適量的摻雜劑便會使其電阻大幅降低，進而轉(zhuǎn)變?yōu)閷w。

依照摻雜劑的類別，可制備出n型或p型半導體。

由多種元素合成的半導體稱作化合物半導體，此種類型相較于由單一元素制成如硅半導體者有所不同。具體的組合涵蓋了元素周期表中的第III組和第V組、第II組和第VI組、第IV組等區(qū)域。

*將第Ⅴ組的磷（P）摻雜到第Ⅳ組的硅（Si）中制成n型半導體。
*將第Ⅲ組的硼（B）摻雜到第Ⅳ組的硅（Si）中制成p型半導體。

什么是n型半導體?

n型半導體是指以磷（P）、砷（As）或銻（Sb）作為雜質(zhì)進行摻雜的本征半導體。第IV組的硅有四個價電子，第V組的磷有五個價電子。如果在純硅晶體中加入少量磷，磷的一個價電子就可以作為剩余電子自由移動（自由電子*）。當這個自由電子被吸引到“＋”電極上并移動時，就產(chǎn)生了電流流動。

* 這個自由電子就是n型半導體的載流子。

什么是p型半導體?

p型半導體是指摻雜了硼（B）或銦（In）的本征半導體。第IV組的硅有四個價電子，第III組的硼有三個價電子。如果將少量硼摻雜到硅單晶中，在某個位置上的價電子將不足以使硅和硼鍵合，從而產(chǎn)生了缺少電子的空穴*。在這種狀態(tài)下施加電壓時，相鄰的電子移動到空穴中，使得電子所在的地方變成一個新的空穴，這些空穴看起來就像按順序移動到“–”電極一樣。

* 這個空穴就是p型半導體的載流子。

什么是化合物半導體？

除了硅之外，還存在著結(jié)合了第III族和第V族元素，以及第II族和第VI族元素的化合物半導體。舉例來說，GaAs（砷化鎵）、InP（磷化銦）、InGaAlP（磷化鋁鎵銦）等常被用作高頻器件與光學器件制造的原材料。

近年來，InGaN（氮化銦鎵）作為藍光LED和激光二極管的基礎材料受到了廣泛的關(guān)注。同時，SiC（碳化硅）與GaN（氮化鎵）作為功率半導體材料亦在相應領域得到了一定程度的關(guān)注及商業(yè)化運用。

典型的化合物半導體
第Ⅱ-Ⅵ組：ZnSe
第Ⅲ-Ⅴ組：GaAs，GaN，InP，InGaAlP，InGaN
第Ⅳ-Ⅳ組：SiC，SiGe

什么是pn結(jié)?

p型和n型半導體之間的接觸面即稱為PN結(jié)。

p型和n型半導體鍵合時，作為載流子的空穴和自由電子相互吸引、束縛并在邊界附近消失。由于在這個區(qū)域沒有載流子，所以它被稱為耗盡層，與絕緣體的狀態(tài)相同。

在這種狀態(tài)下，將“＋”極連接到p型區(qū)，將“-”極連接到n型區(qū)，并施加電壓使得電子從n型區(qū)順序流動到p型區(qū)。電子首先會與空穴結(jié)合而消失，但多余的電子會移動到“＋”極，這樣就產(chǎn)生了電流流動。

半導體器件的類型

采用半導體材料制成的電子部件被統(tǒng)稱為半導體器件。隨著應用領域的日益擴大以及電子設備技術(shù)的飛速發(fā)展，各類半導體器件也在持續(xù)地進行創(chuàng)新與研發(fā)?！胺至雽w”是指具備單一功能的獨立器件，如晶體管及二極管等。“集成電路（IC）”則指將眾多功能元件安置在同一塊芯片之上的裝置。典型的IC包括存儲器、微處理器（MPU）及邏輯IC等。更高集成度的LSI提升了IC的性能標準化與功能構(gòu)建。按照功能／結(jié)構(gòu)的劃分，項目具體分類如下所列。

審核編輯：黃飛