編輯“半導體”

'''半導體'''（semiconductor），指常溫下導電性能介于導體(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。
 

== 半導體的簡介 ==
半導體：電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數(shù)的物質稱為半導體：室溫時電阻率約在1mΩ·cm～1GΩ·cm之間（上限按謝嘉奎《電子線路》取值，還有取其1/10或10倍的；因上角標暫不可用，暫用當前方法描述），溫度升高時電阻率則減小。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(tài)半導體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導體、有機半導體等。 

== 特點 ==

*半導體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，負電阻率溫度特性，整流特性。
*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(xiàn)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(shù)的價電子由于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(chǎn)生定向移動，形成電子電流。
*空穴電流：價電子按一定的方向依次填補空穴（即空穴也產(chǎn)生定向移動），形成空穴電流。
*本征半導體的電流：電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同，它們運動方向相反。
*載流子：運載電荷的粒子稱為載流子。
*導體電的特點：導體導電只有一種載流子，即自由電子導電。
*本征半導體電的特點：本征半導體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導電。
*本征激發(fā)：半導體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。
*復合：自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴，使兩者同時消失，這種現(xiàn)象稱為復合。
*動態(tài)平衡：在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對，與復合的自由電子與空穴對數(shù)目相等，達到動態(tài)平衡。
*載流子的濃度與溫度的關系：溫度一定，本征半導體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時，熱運動加劇，掙脫共價鍵束縛的自由電子增多，空穴也隨之增多（即載流子的濃度升高），導電性能增強；當溫度降低，則載流子的濃度降低，導電性能變差。
*結論：本征半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。
*雜質半導體：通過擴散工藝，在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素，可得到雜質半導體。
*P型半導體：在純凈的硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半導體。
*多數(shù)載流子：P型半導體中，空穴的濃度大于自由電子的濃度，稱為多數(shù)載流子，簡稱多子。
*少數(shù)載流子：P型半導體中，自由電子為少數(shù)載流子，簡稱少子。
*受主原子：雜質原子中的空位吸收電子，稱受主原子。
*P型半導體的導電特性：它是靠空穴導電，摻入的雜質越多，多子（空穴）的濃度就越高，導電性能也就越強。
*N型半導體：在純凈的硅晶體中摻入五價元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，形成N型半導體。
*多子：N型半導體中，多子為自由電子。 
*少子：N型半導體中，少子為空穴。 　
*施子原子：雜質原子可以提供電子，稱施子原子。
*N型半導體的導電特性：摻入的雜質越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導電性能也就越強。
*結論：多子的濃度決定于雜質濃度。少子的濃度決定于溫度。
== 半導體材料的制造 ==
*為了滿足量產(chǎn)上的需求，半導體的電性必須是可預測并且穩(wěn)定的，因此包括摻雜物的純度以及半導體晶格結構的品質都必須嚴格要求。常見的品質問題包括晶格的錯位（dislocation）、雙晶面（twins），或是堆棧錯誤（stacking fault）都會影響半導體材料的特性。對于一個半導體元件而言，材料晶格的缺陷通常是影響元件性能的主因。
*目前用來成長高純度單晶半導體材料最常見的方法稱為裘可拉斯基制程（Czochralski process）。這種制程將一個單晶的晶種（seed）放入溶解的同材質液體中，再以旋轉的方式緩緩向上拉起。在晶種被拉起時，溶質將會沿著固體和液體的接口固化，而旋轉則可讓溶質的溫度均勻。
== 歷史 ==
*半導體的發(fā)現(xiàn)實際上可以追溯到很久以前，1833年，英國巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。不久， 1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會產(chǎn)生一個電壓，這就是后來人們熟知的光生伏特效應，這是被發(fā)現(xiàn)的半導體的第二個特征。1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)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霍爾效應的余績──四個伴生效應的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)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。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(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應。 
== 應用 ==
最早的實用“半導體”是「電晶體（Transistor）/ 二極體（Diode）」。 
*一、在無線電收音機（Radio）及電視機（Television）中，作為“訊號放大器/整流器”用。
*二、近來發(fā)展「太陽能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。
*三、半導體可以用來測量溫度，測溫范圍可以達到生產(chǎn)、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、科研教學等應用的70%的領域，有較高的準確度和穩(wěn)定性，分辨率可達0.1℃，甚至達到0.01℃也不是不可能，線性度0.2%，測溫范圍-100~+300℃，是性價比極高的一種測溫元件。

== 影響半導體行業(yè)發(fā)展的有利和不利因素分析 ==
*1、有利因素
*（1）產(chǎn)業(yè)政策 　　2011 年3 月，國家發(fā)展和改革委員會頒布的《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄（201年本）》明確了我國產(chǎn)業(yè)結構調整的方向和重點，其中將“半導體、光電子器件、新型電子元器件等電子產(chǎn)品用材料”列入鼓勵類投資項目。 　　2011 年12 月，國家發(fā)展改革委和商務部公布的《外商投資企業(yè)產(chǎn)業(yè)指導目錄》（2011 年修訂）將“電子專用材料開發(fā)與制造（光纖預制棒開發(fā)與制造除外）”列入鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。 　　2012 年2 月，國家工業(yè)和信息化部頒布的《電子信息制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，在關鍵電子元器件和材料方面，積極發(fā)展用于支撐、裝聯(lián)和封裝等使用的金屬材料、非金屬材料和高分子材料；在放光二極管（LED）方面，加大對封裝結構設計、新封裝材料、新工藝、熒光粉性能、散熱機理的研究與開發(fā)。 　　2012 年2 月，國家工業(yè)和信息化部頒布的《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，要加強12 英寸硅片、SOI、引線框架、光刻膠等關鍵材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，支持國產(chǎn)集成電路關鍵設備和儀器、原材料在生產(chǎn)線上規(guī)模應用。
*（2）我國電子消費產(chǎn)品的市場巨大 　　半導體產(chǎn)品主要應用領域包括計算機、消費電子、通信等。2008 年金融危機后，國家頒布了一系列措施促進國內需求增長，尤其是《電子信息產(chǎn)業(yè)調整和振興規(guī)劃》的頒布以及家電下鄉(xiāng)、第三代移動通信網(wǎng)絡、下一代互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字廣播電視網(wǎng)絡、寬帶光纖接入網(wǎng)絡和數(shù)字化影院建設等一系列擴大內需措施的實施，電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間進一步拓展，直接拉動國內半導體相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
*（3）產(chǎn)業(yè)轉移 　　經(jīng)濟全球化導致資本、技術、人員等生產(chǎn)要素在世界范圍內大規(guī)模調整和重組，近年來中國高速發(fā)展的經(jīng)濟，龐大的需求市場，日益完善的基礎設施和較低的制造成本，以及先期進入的企業(yè)取得的良好發(fā)展業(yè)績，進一步推動了全球IT產(chǎn)業(yè)向中國轉移的步伐。在可預見的未來一段時間，全球經(jīng)濟結構調整與產(chǎn)業(yè)轉移趨勢仍將繼續(xù)進行，對我國的產(chǎn)業(yè)轉移還有很大的空間，為我國半導體產(chǎn)業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇。國際半導體公司及半導體封裝材料制造廠家向我國的轉移，不僅擴大了我國半導體封裝材料的市場規(guī)模，更將先進的技術帶入我國，迅速提高我國半導體封裝材料及半導體封裝業(yè)的整體水平，必將帶動行業(yè)的快速增長。 　　
*2、不利因素
*（1）國內技術水平與國際技術水平存在差距 　　目前，國際集成電路封裝技術以BGA、CSP 為主流技術，而國內廠商則仍然以DIP、SOP、QFP 為主，產(chǎn)品以中、低端為主，發(fā)達國家在技術水平上占有優(yōu)勢。我國下游封裝測試企業(yè)的技術水平?jīng)Q定了我國封裝材料產(chǎn)品結構。目前我國引線框架產(chǎn)品主要以TO、DIP 等低腳數(shù)產(chǎn)品為主，高端引線框架產(chǎn)品無法自主生產(chǎn)或者無法進入高端封裝測試企業(yè)的供應商行列。我國半導體行業(yè)的壁壘主要是技術壁壘，要在高端封裝如BGA、CSP、SIP 等框架設計與制造上趕超國際先進水平，在技術、人才上有一定的困難。
*（2）原材料供應 　　目前我國引線框架用銅合金帶產(chǎn)品，在分立器件用引線框架銅帶方面的生產(chǎn)和國外差距并不太大，但在集成電路用高端引線框架銅材的研究和生產(chǎn)方面還存在著較大的差距。主要表現(xiàn)為：一是合金材料的種類少、產(chǎn)品的規(guī)格少，不能和為數(shù)眾多的電子封裝材料相匹配；二是產(chǎn)品性能的均勻一致性及穩(wěn)定性稍差，影響集成電路的性能可靠性和加工的高效化；三是對高精度帶材產(chǎn)品的應用性能缺乏系統(tǒng)的研究，目前缺乏系統(tǒng)的評價體系及簡單易行的現(xiàn)場評價方法，影響其后續(xù)沖裁、電鍍或蝕刻的使用。目前國內銅板帶材高端產(chǎn)品尚需進口。
*（3）原材料價格波動劇烈 　　銅帶成本約占引線框架成本的70%，銅帶的價格與金屬銅的價格直接相關。近幾年金屬銅的價格波動幅度較大，對本行業(yè)內企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生一定負面影響。引線框架生產(chǎn)企業(yè)必須控制采購成本的同時，盡可能的研發(fā)、生產(chǎn)具有高附加值的產(chǎn)品，以降低原材料價格波動所帶來的影響。
==相關條目==
*[[富士康]]
*[[IBM]]
*[[聯(lián)想]]

==參考來源==
*http://baike.baidu.com/view/19928.htm

[[category:計算機硬件|B]]