隨著科技的發(fā)展，電子產品更新速度越來越快，而構建成電子產品的基礎--半導體行業(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日常使用的電子產品當中。
本期就給大家介紹一下半導體器件的前世和今生。
一、材料分類
按材料的導電性能分類：材料分為導體、絕緣體、半導體，三者之間的差別主要是導電能力的不同，用電導率（或電阻率）來衡量（ρ=RS/L，R：材料電阻、S：材料的截面積，L:材料長度）。
● 容易導電的物體，就是導體。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）
● 導電能力介于導體與絕緣體之間的材料，是半導體。如：硅、鍺、硒、氧化銅（介于導體和絕緣體間）。
● 導電性能主要是由材料的原子或分子結構決定的，如下圖原子結構圖
二、導電原理
導電原理：導體內部存在大量的可以自由移動的自由電子，這些自由電子在電場力的作用下定向移動而形成電流。
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，所以它經常受鄰近原子的干擾，而繞鄰近原子核運動。金屬原子之間就是依據(jù)這種外層電子干擾后的互繞運動形成的作用力而結合成金屬體的。由于這種結合力非常小，所以金屬有柔軟、加熱易產生形變等特點。
3、最外層排列的電子數(shù)越少，原子間形成的共價電子越不穩(wěn)定，容易形成自由電子。
4、原子核帶正電，核外電子帶負電，由于正負相同形成不帶電中性狀態(tài)，當外圍電子發(fā)生變化自由電子多時帶負電，即電子導電，自由電子少時帶正電，即空穴導電、帶電的粒子叫離子。
三、特點、發(fā)展、應用領域
半導體材料分為元素半導體（主要為III-V族元系）
和化合物半導體（II-VI族化合物），半導體發(fā)展到今天已經有四代，目前市場上已開始四代如金剛石材料等超寬禁帶半導體產品研究。
四、本征半導體材料（單晶硅）
●本征半導體：本征半導體是純凈的、沒有結構缺陷的半導體單晶。制造半導體器件的半導體材料純度要達到99.9999%，常稱為6個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價電子同時受到相鄰原子的吸引，分別與周圍的四個原子的價電子形成共價鍵。共價鍵中的價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，產品一致性越高。
五、構成半導體器件基礎-N型半導體
N型半導體：在本征（4價單晶體）中半導體中摻入五價雜質元素，例如磷，可形成 N型半導體,也稱電子型半導體。因五價雜質原子中只有四個價電子能與周圍四個半導體原子中的價電子形成共價鍵，而多余的一個價電子因無共價鍵束縛而很容易形成自由電子。由于參與導電的是電子，帶負電，因此稱為N型半導體（負：Negative ）
六、構成半導體器件基礎之-P型半導體
P型半導體：在本征半導體（4價單晶體）材料中中摻入3價雜質元素，例如硼，可形成P型半導體，也稱為空穴型半導體。因3價雜質原子中只有3個價電子能與周圍4個半導體原子中的價電子形成共價鍵，還少1個價電子才能組成穩(wěn)定的共價鍵，這種少一個價電子的情況稱為空穴，即P型半導體空穴為多子，自由電子為少子，主要靠空穴導電。由于導電的是空穴，帶正電（正極：Positive）。
七、PN結
PN結：在硅晶體上采用不同的摻雜工藝，通過擴散或離子注入的方式，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體（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。PN結具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性，例如半導體二極管、雙極性晶體管的物質基礎。
八、PN結應用
