什么是半導體？

"半導體"系一種特性兼具"導體"及"絕緣體"特點的物質，前者可如金屬般傳導電流，而后者則幾乎不能導電。電流傳輸的便捷程度與物質電阻的高低密切相關。若電阻高，電流流通困難；若電阻低，電流傳輸便較為順暢。

以電阻系數標示電導率時，半導體的電阻系數介于10-4至108Ωcm區間，導體的電阻系數位于10-8至10-4Ωcm區間，絕緣體的電阻系數橫跨108至1018Ωcm范圍。

半導體材料介紹

硅（Si）和鍺（Ge）乃是眾所周知的半導體材料。當其呈純晶體結構時，這類物質幾乎接近絕緣體（本征半導體），然而添加適量的摻雜劑便會使其電阻大幅降低，進而轉變為導體。

依照摻雜劑的類別，可制備出n型或p型半導體。

由多種元素合成的半導體稱作化合物半導體，此種類型相較于由單一元素制成如硅半導體者有所不同。具體的組合涵蓋了元素周期表中的第III組和第V組、第II組和第VI組、第IV組等區域。

*將第Ⅴ組的磷（P）摻雜到第Ⅳ組的硅（Si）中制成n型半導體。
*將第Ⅲ組的硼（B）摻雜到第Ⅳ組的硅（Si）中制成p型半導體。

什么是n型半導體?

n型半導體是指以磷（P）、砷（As）或銻（Sb）作為雜質進行摻雜的本征半導體。第IV組的硅有四個價電子，第V組的磷有五個價電子。如果在純硅晶體中加入少量磷，磷的一個價電子就可以作為剩余電子自由移動（自由電子*）。當這個自由電子被吸引到“＋”電極上并移動時，就產生了電流流動。

* 這個自由電子就是n型半導體的載流子。

什么是p型半導體?

p型半導體是指摻雜了硼（B）或銦（In）的本征半導體。第IV組的硅有四個價電子，第III組的硼有三個價電子。如果將少量硼摻雜到硅單晶中，在某個位置上的價電子將不足以使硅和硼鍵合，從而產生了缺少電子的空穴*。在這種狀態下施加電壓時，相鄰的電子移動到空穴中，使得電子所在的地方變成一個新的空穴，這些空穴看起來就像按順序移動到“–”電極一樣。

* 這個空穴就是p型半導體的載流子。

什么是化合物半導體？

除了硅之外，還存在著結合了第III族和第V族元素，以及第II族和第VI族元素的化合物半導體。舉例來說，GaAs（砷化鎵）、InP（磷化銦）、InGaAlP（磷化鋁鎵銦）等常被用作高頻器件與光學器件制造的原材料。

近年來，InGaN（氮化銦鎵）作為藍光LED和激光二極管的基礎材料受到了廣泛的關注。同時，SiC（碳化硅）與GaN（氮化鎵）作為功率半導體材料亦在相應領域得到了一定程度的關注及商業化運用。

典型的化合物半導體
第Ⅱ-Ⅵ組：ZnSe
第Ⅲ-Ⅴ組：GaAs，GaN，InP，InGaAlP，InGaN
第Ⅳ-Ⅳ組：SiC，SiGe

什么是pn結?

p型和n型半導體之間的接觸面即稱為PN結。

p型和n型半導體鍵合時，作為載流子的空穴和自由電子相互吸引、束縛并在邊界附近消失。由于在這個區域沒有載流子，所以它被稱為耗盡層，與絕緣體的狀態相同。

在這種狀態下，將“＋”極連接到p型區，將“-”極連接到n型區，并施加電壓使得電子從n型區順序流動到p型區。電子首先會與空穴結合而消失，但多余的電子會移動到“＋”極，這樣就產生了電流流動。

半導體器件的類型

采用半導體材料制成的電子部件被統稱為半導體器件。隨著應用領域的日益擴大以及電子設備技術的飛速發展，各類半導體器件也在持續地進行創新與研發。“分立半導體”是指具備單一功能的獨立器件，如晶體管及二極管等。“集成電路（IC）”則指將眾多功能元件安置在同一塊芯片之上的裝置。典型的IC包括存儲器、微處理器（MPU）及邏輯IC等。更高集成度的LSI提升了IC的性能標準化與功能構建。按照功能／結構的劃分，項目具體分類如下所列。

審核編輯：黃飛