隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品更新速度越來越快，而構(gòu)建成電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)--半導(dǎo)體行業(yè)也在快速發(fā)展，從硅基材料到現(xiàn)在比較火的碳化硅等材料也在逐漸融入我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娮赢a(chǎn)品當(dāng)中。
本期就給大家介紹一下半導(dǎo)體器件的前世和今生。
一、材料分類
按材料的導(dǎo)電性能分類：材料分為導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體，三者之間的差別主要是導(dǎo)電能力的不同，用電導(dǎo)率（或電阻率）來衡量（ρ=RS/L，R：材料電阻、S：材料的截面積，L:材料長(zhǎng)度）。
● 容易導(dǎo)電的物體，就是導(dǎo)體。如：各種金屬，酸堿鹽的水溶液，大地，人體等（電阻率≤10-5?/m)
● 不容易導(dǎo)電的物體，就是絕緣體。如：玻璃，陶瓷，橡膠，塑料、干植物等。(電阻率≥108?/m）
● 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是半導(dǎo)體。如：硅、鍺、硒、氧化銅（介于導(dǎo)體和絕緣體間）。
● 導(dǎo)電性能主要是由材料的原子或分子結(jié)構(gòu)決定的，如下圖原子結(jié)構(gòu)圖
二、導(dǎo)電原理
導(dǎo)電原理：導(dǎo)體內(nèi)部存在大量的可以自由移動(dòng)的自由電子，這些自由電子在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)而形成電流。
1、 距原子核最近的電子，受原子核的作用力最大，不容易形成自由電子，而距核最遠(yuǎn)的最外層電子，受原子核的束縛力最小，容易形成自由電子。
2、最外層電子由于受束縛最小，所以它經(jīng)常受鄰近原子的干擾，而繞鄰近原子核運(yùn)動(dòng)。金屬原子之間就是依據(jù)這種外層電子干擾后的互繞運(yùn)動(dòng)形成的作用力而結(jié)合成金屬體的。由于這種結(jié)合力非常小，所以金屬有柔軟、加熱易產(chǎn)生形變等特點(diǎn)。
3、最外層排列的電子數(shù)越少，原子間形成的共價(jià)電子越不穩(wěn)定，容易形成自由電子。
4、原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，由于正負(fù)相同形成不帶電中性狀態(tài)，當(dāng)外圍電子發(fā)生變化自由電子多時(shí)帶負(fù)電，即電子導(dǎo)電，自由電子少時(shí)帶正電，即空穴導(dǎo)電、帶電的粒子叫離子。
三、特點(diǎn)、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域
半導(dǎo)體材料分為元素半導(dǎo)體（主要為III-V族元系）
和化合物半導(dǎo)體（II-VI族化合物），半導(dǎo)體發(fā)展到今天已經(jīng)有四代，目前市場(chǎng)上已開始四代如金剛石材料等超寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)品研究。
四、本征半導(dǎo)體材料（單晶硅）
●本征半導(dǎo)體：本征半導(dǎo)體是純凈的、沒有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料純度要達(dá)到99.9999%，常稱為6個(gè)9。以硅材料為例，本征硅晶體中各原子之間靠得很近，使原分屬于各原子的四個(gè)價(jià)電子同時(shí)受到相鄰原子的吸引，分別與周圍的四個(gè)原子的價(jià)電子形成共價(jià)鍵。共價(jià)鍵中的價(jià)電子為這些原子所共有，并為它們所束縛，在空間形成排列有序的晶體。如圖所示。
●半導(dǎo)體的材料純度，與后期晶圓摻雜的影響非常大，純度越高，后期摻雜控制越容易，產(chǎn)品一致性越高。
五、構(gòu)成半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)-N型半導(dǎo)體
N型半導(dǎo)體：在本征（4價(jià)單晶體）中半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，可形成 N型半導(dǎo)體,也稱電子型半導(dǎo)體。因五價(jià)雜質(zhì)原子中只有四個(gè)價(jià)電子能與周圍四個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，而多余的一個(gè)價(jià)電子因無共價(jià)鍵束縛而很容易形成自由電子。由于參與導(dǎo)電的是電子，帶負(fù)電，因此稱為N型半導(dǎo)體（負(fù)：Negative ）
六、構(gòu)成半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)之-P型半導(dǎo)體
P型半導(dǎo)體：在本征半導(dǎo)體（4價(jià)單晶體）材料中中摻入3價(jià)雜質(zhì)元素，例如硼，可形成P型半導(dǎo)體，也稱為空穴型半導(dǎo)體。因3價(jià)雜質(zhì)原子中只有3個(gè)價(jià)電子能與周圍4個(gè)半導(dǎo)體原子中的價(jià)電子形成共價(jià)鍵，還少1個(gè)價(jià)電子才能組成穩(wěn)定的共價(jià)鍵，這種少一個(gè)價(jià)電子的情況稱為空穴，即P型半導(dǎo)體空穴為多子，自由電子為少子，主要靠空穴導(dǎo)電。由于導(dǎo)電的是空穴，帶正電（正極：Positive）。
七、PN結(jié)
PN結(jié)：在硅晶體上采用不同的摻雜工藝，通過擴(kuò)散或離子注入的方式，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，是電子技術(shù)中許多器件所利用的特性，例如半導(dǎo)體二極管、雙極性晶體管的物質(zhì)基礎(chǔ)。
八、PN結(jié)應(yīng)用
