半導體概要

　　半導體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。如二極管就是采用半導體制作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，范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、移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硅、鍺、砷化鎵等，而硅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。

　　半導體分類

　　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，按照其制造技術可以分為：集成電路器件，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信號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。

　　半導體的作用與價值

　　目前廣泛應用的半導體材料有鍺、硅、硒、砷化鎵、磷化鎵、銻化銦等．其中以鍺、硅材料的生產技術較成熟，用的也較多。

　　用半導體材料制成的部件、集成電路等是電子工業的重要基礎產品，在電子技術的各個方面已大量使用。半導體材料、器件、集成電路的生產和科研已成為電子工業的重要組成部分。在新產品研制及新技術發展方面，比較重要的領域有：

　　（1）集成電路 它是半導體技術發展中最活躍的一個領域，已發展到大規模集成的階段。在幾平方毫米的硅片上能制作幾萬只晶體管，可在一片硅片上制成一臺微信息處理器，或完成其它較復雜的電路功能。集成電路的發展方向是實現更高的集成度和微功耗，并使信息處理速度達到微微秒級。

　　（2）微波器件 半導體微波器件包括接收、控制和發射器件等。毫米波段以下的接收器件已廣泛使用。在厘米波段，發射器件的功率已達到數瓦，人們正在通過研制新器件、發展新技術來獲得更大的輸出功率。

　　（3）光電子器件 半導體發光、攝象器件和激光器件的發展使光電子器件成為一個重要的領域。它們的應用范圍主要是：光通信、數碼顯示、圖象接收、光集成等。

　　半導體具備的特性

　　1.熱敏特性

　　半導體的電阻率隨溫度變化會發生明顯地改變。例如純鍺，濕度每升高10度，它的電阻率就要減小到原來的1／2。溫度的細微變化，能從半導體電阻率的明顯變化上反映出來。利用半導體的熱敏特性，可以制作感溫元件——熱敏電阻，用于溫度測量和控制系統中。值得注意的是，各種半導體器件都因存在著熱敏特性，在環境溫度變化時影響其工作的穩定性。

　　2.光敏特性

　　半導體的電阻率對光的變化十分敏感。有光照時、電阻率很小；無光照時，電阻率很大。例如，常用的硫化鎘光敏電阻，在沒有光照時，電阻高達幾十兆歐姆，受到光照時．電阻一下子降到幾十千歐姆，電阻值改變了上千倍。利用半導體的光敏特性，制作出多種類型的光電器件，如光電二極管、光電三極管及硅光電池等．廣泛應用在自動控制和無線電技術中。

　　3.摻雜特性

　　在純凈的半導體中，摻人極微量的雜質元素，就會使它的電阻率發生極大的變化。例如．在純硅中摻人。百萬分之—的硼元素，其電阻率就會從214000Ω·cm一下于減小到0.4Ω·cm．也就是硅的導電能為提高了50多萬倍。人們正是通過摻入某些特定的雜質元素，人為地精確地控制半導體的導電能力，制造成不同類型的半導體器件。可以毫不夸張地說，幾乎所有的半導體器件，都是用摻有特定雜質的半導體材料制成的。

　　半導體未來發展

　　以GaN（氮化鎵）為代表的第三代半導體材料及器件的開發是新興半導體產業的核心和基礎，其研究開發呈現出日新月異的發展勢態。GaN基光電器件中，藍色發光二極管LED率先實現商品化生產 成功開發藍光LED和LD之后，科研方向轉移到GaN紫外光探測器上 GaN材料在微波功率方面也有相當大的應用市場。氮化鎵半導體開關被譽為半導體芯片設計上一個新的里程碑。美國佛羅里達大學的科學家已經開發出一種可用于制造新型電子開關的重要器件，這種電子開關可以提供平穩、無間斷電源。