半导体(Semiconductor)是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质,其电导率容易受控制,可作为信息处理的元件材料。与导体和绝缘体相比,半导体材料发现的时间较晚,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。
半导体的历史由来:
半导体材料通常都是晶体,构成材料的原子在空间中的排列是周期性的,单个原子中的能级就展开为半导体材料中的能带,包括价带和导带。半导体材料有很多分类的方式,比如说,根据带隙也就是价带和导带之间的能量差,有宽带隙和窄带隙的半导体,根据能带里电子能量的极大值和极小值的相对位置,有直接带隙和间接带隙的半导体。
半导体的分类
(1) 元素半导体。元素半导体是指由单一元素组成的半导体,其中硅和硒的研究较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料,在微量杂质和外部条件的影响下容易发生变化。目前,只有硅和锗具有良好的性能,被广泛应用。
(2) 无机化合物半导体。无机化合物主要由单一元素组成的半导体材料制成。当然,也有由许多元素组成的半导体材料。
(3) 有机化合物半导体。有机化合物是指分子中含有碳键的化合物。导带可以通过垂直堆叠有机化合物和碳键形成。通过化学加成,它可以进入能带并导电形成有机化合物半导体。与以往的半导体相比,该半导体具有成本低、溶解性好、材料轻、易加工等特点。电导率可以通过控制分子来控制。它有着广泛的应用,主要用于有机薄膜、有机照明等。
(4) 非晶态半导体。又称非晶半导体或玻璃半导体,属于半导体材料的一类。与其他非晶材料一样,非晶半导体是短程有序和长程无序结构。它主要改变原子的相对位置和原始的周期排列,形成非晶硅。晶态和非晶态的主要区别在于原子排列是否有一个漫长的过程。非晶半导体的性能很难控制。随着技术的发明,非晶半导体开始被使用。生产过程非常简单。主要用于工程领域。具有良好的光吸收效果。它主要用于太阳能电池和液晶显示器。
(5) 本征半导体:没有杂质和晶格缺陷的半导体称为本征半导体。
半导体五大特性:掺杂性,热敏性,光敏性,负电阻率温度特性,整流特性。
应用:
1.集成电路
它是半导体技术发展中非常活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其他较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到顶峰。
2.微波器件
半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用,在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。
3.光电子器件
半导体发光、摄像器件和激光器件的发展使光电器件成功一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图像接受、光集成等。