半導(dǎo)體材料-硅-其他1

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1、“硅器”時(shí)代“硅器”硅是一種常見的物質(zhì)，它廣泛的存在于我們的日常生活中，從你手中的手機(jī)，到家中的電視，陶瓷餐具，水晶工藝品，無不包含著硅的身影。可以說，硅在我們的生活中無處不在。遠(yuǎn)古時(shí)候的“硅器”陶瓷，主要成分為硅酸鹽天然石英（SiO2）生活中的硅金絲水晶球水晶欣賞岱岳雄姿觀音電腦中的硅芯片主板什么是“半導(dǎo)體材料”材料按照導(dǎo)電的能力來劃分可以分為：導(dǎo)體——金屬等絕緣體——橡膠，塑料等半導(dǎo)體——硅，鍺等等半導(dǎo)體材料是介于導(dǎo)體與絕緣體之間的，導(dǎo)電能力一般的導(dǎo)體。它的顯著特點(diǎn)是對溫度、雜質(zhì)和光照等外界作用十分的敏感。元素周期表Group1234567891011121314151617

2、18周期11H氫2He氦23Li鋰4Be鈹5B硼6C碳7N氮8O氧9F氟10Ne氖311Na鈉12Mg鎂13Al鋁14Si硅15P磷16S硫17Cl氯18Ar氬419K鉀20Ca鈣21Sc鈧22Ti鈦23V釩24Cr鉻25Mn錳26Fe鐵27Co鈷28Ni鎳29Cu銅30Zn鋅31Ga鎵32Ge鍺33As砷34Se硒35Br溴36Kr氪537Rb銣38Sr鍶39Y釔40Zr鋯41Nb鈮42Mo鉬43Tc锝44Ru釕45Rh銠46Pd鈀47Ag銀48Cd鎘49In銦50Sn錫51Sb銻52Te碲53I碘54Xe氙655Cs銫56Ba鋇56-70鑭系*71Lu镥72Hf鉿73Ta鉭7

3、4W鎢75Re錸76Os鋨77Ir銥78Pt鉑79Au金80Hg汞81Tl鉈82Pb鉛83Bi鉍84Po釙85At砹86Rn氡787Fr鈁88Ra鐳89-102錒系**103Lr鐒*104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub113Uut114Uuq115Uup116Uuh117Uus118Uuo鍺常見半導(dǎo)體材料硅半導(dǎo)體材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料之所以具有介于導(dǎo)體與絕緣體之間的性質(zhì)，一部分原因是因?yàn)樗奶厥獾慕Y(jié)構(gòu)?？茖W(xué)分析表明，硅原子是按照金剛石結(jié)構(gòu)的形式占據(jù)空間位置（晶格）。金剛石結(jié)構(gòu)的排列特點(diǎn)是：晶格立方格子的8個(gè)頂

4、點(diǎn)有一個(gè)原子晶格6個(gè)面的中心各有一個(gè)原子晶格的4個(gè)對角線離頂點(diǎn)的1/4處各有一個(gè)原子金剛石結(jié)構(gòu)和常見CO2分子結(jié)構(gòu)比較圖。從不同方向觀察硅晶體晶體的能帶導(dǎo)體存在一個(gè)電子不能填滿的導(dǎo)帶，故能導(dǎo)電。金屬導(dǎo)體的電阻率約為10－8～10－6歐姆·米；絕緣體只有滿帶和空帶，沒有導(dǎo)帶，且禁帶很大（3－6eV），故不能導(dǎo)電。絕緣體的電阻率約為108～1020歐姆·米；半導(dǎo)體只有滿帶和空帶，但禁帶很?。?.1－2eV），滿帶中的電子可以在光、熱、電作用下進(jìn)入空帶，形成導(dǎo)帶。電阻率約為10－8～107歐姆·米。本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體純凈半導(dǎo)體又叫本征半導(dǎo)體，就是指晶體中除了本身原子外，沒有其他雜質(zhì)

5、原子存在。假如在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，使其產(chǎn)生載流子以增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，這種半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。n型和p型半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體中以電子導(dǎo)電為主的稱為n(negative)型半導(dǎo)體(硅摻磷、砷等Ⅴ族元素)，以空穴導(dǎo)電為主的稱為p(positive)型半導(dǎo)體(硅摻硼、鎵等Ⅲ族元素)。半導(dǎo)體的性質(zhì)電阻率隨溫度的增加而減?。ǚQ為負(fù)溫度系數(shù)）微量的雜質(zhì)對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大的影響光照可以改變半導(dǎo)體的電阻率真空二極電子管的工作原理晶體管的接觸面工作原理半導(dǎo)體在開關(guān)和整流器中的運(yùn)用原理：一個(gè)P-N結(jié)，它的作用是只讓電流向一個(gè)方向流通，是電的“單向閥”，可以用作開關(guān)，也可作為整流器。開關(guān)時(shí)間

6、可短到幾十～幾百ns，超高速集成電路開關(guān)已達(dá)十幾～幾個(gè)ns。npn三極管示意圖三極管的重要特性是具有放大作用半導(dǎo)體材料制作晶體管晶體管原理圖晶體管結(jié)構(gòu)1947年利用半導(dǎo)體材料鍺制成的第一個(gè)晶體三極管在美國新澤西州貝爾電話實(shí)驗(yàn)室誕生，發(fā)明人是三位美國科學(xué)家（從左至右）巴丁、肖克利和布拉頓。他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這一發(fā)明引起現(xiàn)代電子學(xué)的革命，微電子學(xué)誕生了，并獲得迅速發(fā)展。1958年半導(dǎo)體硅集成電路的誕生，吹響了以集成電路為核心的微電子技術(shù)發(fā)展的號角。微電子技術(shù)正是電子計(jì)算機(jī)和當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。集成電路集成電路就是將電子線路中所采用的電阻、電容、二極管、三極管等

7、元件及互聯(lián)線制作在單個(gè)的半導(dǎo)體硅芯片上，具有和單個(gè)分開的分立器件制作的電子線路同等或更好的功能。制造工藝：主要是氧化、光刻、擴(kuò)散摻雜和封裝。其芯片的耗能及單位成本很低，并能提供較高的工作速度和可靠性。半導(dǎo)體與集成電路內(nèi)存條計(jì)算機(jī)主板集成電路微電子技術(shù)的發(fā)展年代名稱集成度（單位體積中的元件個(gè)數(shù)）50年代晶體管10060年代集成電路100070年代大規(guī)模集成電路1萬～10萬80年代超大規(guī)模集成電路100萬～1億90年代更大規(guī)模集成電路100億～200億芯片換代的標(biāo)志1密集程度高2同等