半导体材料-硅-其他1

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1、“硅器”时代“硅器”硅是一种常见的物质，它广泛的存在于我们的日常生活中，从你手中的手机，到家中的电视，陶瓷餐具，水晶工艺品，无不包含着硅的身影。可以说，硅在我们的生活中无处不在。远古时候的“硅器”陶瓷，主要成分为硅酸盐天然石英（SiO2）生活中的硅金丝水晶球水晶欣赏岱岳雄姿观音电脑中的硅芯片主板什么是“半导体材料”材料按照导电的能力来划分可以分为：导体——金属等绝缘体——橡胶，塑料等半导体——硅，锗等等半导体材料是介于导体与绝缘体之间的，导电能力一般的导体。它的显著特点是对温度、杂质和光照等外界作用十分的敏感。元素周期表Group1234567891011121314151617

2、18周期11H氢2He氦23Li锂4Be铍5B硼6C碳7N氮8O氧9F氟10Ne氖311Na钠12Mg镁13Al铝14Si硅15P磷16S硫17Cl氯18Ar氩419K钾20Ca钙21Sc钪22Ti钛23V钒24Cr铬25Mn锰26Fe铁27Co钴28Ni镍29Cu铜30Zn锌31Ga镓32Ge锗33As砷34Se硒35Br溴36Kr氪537Rb铷38Sr锶39Y钇40Zr锆41Nb铌42Mo钼43Tc锝44Ru钌45Rh铑46Pd钯47Ag银48Cd镉49In铟50Sn锡51Sb锑52Te碲53I碘54Xe氙655Cs铯56Ba钡56-70镧系*71Lu镥72Hf铪73Ta钽7

3、4W钨75Re铼76Os锇77Ir铱78Pt铂79Au金80Hg汞81Tl铊82Pb铅83Bi铋84Po钋85At砹86Rn氡787Fr钫88Ra镭89-102锕系**103Lr铹*104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub113Uut114Uuq115Uup116Uuh117Uus118Uuo锗常见半导体材料硅半导体材料的内部结构金刚石结构半导体材料之所以具有介于导体与绝缘体之间的性质，一部分原因是因为它的特殊的结构。科学分析表明，硅原子是按照金刚石结构的形式占据空间位置（晶格）。金刚石结构的排列特点是：晶格立方格子的8个顶

4、点有一个原子晶格6个面的中心各有一个原子晶格的4个对角线离顶点的1/4处各有一个原子金刚石结构和常见CO2分子结构比较图。从不同方向观察硅晶体晶体的能带导体存在一个电子不能填满的导带，故能导电。金属导体的电阻率约为10－8～10－6欧姆·米；绝缘体只有满带和空带，没有导带，且禁带很大（3－6eV），故不能导电。绝缘体的电阻率约为108～1020欧姆·米；半导体只有满带和空带，但禁带很小（0.1－2eV），满带中的电子可以在光、热、电作用下进入空带，形成导带。电阻率约为10－8～107欧姆·米。本征半导体和杂质半导体纯净半导体又叫本征半导体，就是指晶体中除了本身原子外，没有其他杂质

5、原子存在。假如在本征半导体中掺入杂质，使其产生载流子以增加半导体的导电能力，这种半导体称为杂质半导体。n型和p型半导体杂质半导体中以电子导电为主的称为n(negative)型半导体(硅掺磷、砷等Ⅴ族元素)，以空穴导电为主的称为p(positive)型半导体(硅掺硼、镓等Ⅲ族元素)。半导体的性质电阻率随温度的增加而减小（称为负温度系数）微量的杂质对半导体的导电性能有很大的影响光照可以改变半导体的电阻率真空二极电子管的工作原理晶体管的接触面工作原理半导体在开关和整流器中的运用原理：一个P-N结，它的作用是只让电流向一个方向流通，是电的“单向阀”，可以用作开关，也可作为整流器。开关时间

6、可短到几十～几百ns，超高速集成电路开关已达十几～几个ns。npn三极管示意图三极管的重要特性是具有放大作用半导体材料制作晶体管晶体管原理图晶体管结构1947年利用半导体材料锗制成的第一个晶体三极管在美国新泽西州贝尔电话实验室诞生，发明人是三位美国科学家（从左至右）巴丁、肖克利和布拉顿。他们三人获得1956年诺贝尔物理学奖。这一发明引起现代电子学的革命，微电子学诞生了，并获得迅速发展。1958年半导体硅集成电路的诞生，吹响了以集成电路为核心的微电子技术发展的号角。微电子技术正是电子计算机和当今信息技术发展的基础。集成电路集成电路就是将电子线路中所采用的电阻、电容、二极管、三极管等

7、元件及互联线制作在单个的半导体硅芯片上，具有和单个分开的分立器件制作的电子线路同等或更好的功能。制造工艺：主要是氧化、光刻、扩散掺杂和封装。其芯片的耗能及单位成本很低，并能提供较高的工作速度和可靠性。半导体与集成电路内存条计算机主板集成电路微电子技术的发展年代名称集成度（单位体积中的元件个数）50年代晶体管10060年代集成电路100070年代大规模集成电路1万～10万80年代超大规模集成电路100万～1亿90年代更大规模集成电路100亿～200亿芯片换代的标志1密集程度高2同等