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BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业

发布日期:2023-06-18 20:29 浏览次数:

  这个很好理解,物体要么导电,要么不导电,要么有一点点导电,正是这种半推半就、不清不楚的物质给物理学家不同的发挥空间 。

  太绝对的导电和不导电的物质没什么意思,而在不同情况下导电性发生变化的东西才是有意思的 。

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图1)

  绝缘体: 电导率很低,约介于20-18S/cm~10-8S/cm,如熔融石英及玻璃;

  导 体:电导率较高,介于104S/cm~106S/cm,如铝、银等金属 。

  自然界中常见的元素半导体有硅、锗,据说锗基半导体比硅基半导体还要更早发现和应用,但是硅的天然优势就是便宜!自然界中常见的沙石就含有大量的硅元素,你说有多多!

  即使自然界中硅砂很多,但硅砂中包含的杂质太多,缺陷也太多,不能直接拿来用,需要对它进行提炼 。

  如同我们剥橘子的时候,里面有很多瓣橘子(多晶橘子),而且不同瓣的橘子味道不一样(晶体方向),我们要选味道最好的一瓣橘子,选出来让这瓣橘子单独长大!

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图2)

  物理学家还是很聪明的,发明了一种长单晶的办法,叫柴可拉斯基法,可能方法就是以这名科学家名字命名的 。

  因为在长单晶时就是把小的晶体往上拔!拔的时候速度有点慢,来看看这个装置:

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图3)

  图中的这个蓝色的圆棒就是单晶硅,在提拉的时候一边旋转一边往上拔,提拉法长出来的晶锭就是圆柱体了 。

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图4)

  再将长好的晶锭采用机械刀片进行切割,切成一片一片的圆盘状,便成了晶圆 。

  虽然我们得到了晶圆,此时的单晶硅电化学性能还不行,不能直接用来做芯片,工程师们于是想办法改造单晶硅的电化学性能 。

  先深入了解一下硅元素,在元素周期表中,硅排列在第14位,硅原子最外层有4个电子,分别与周围4个原子共用4对电子,这种共用电子对的结构称为共价键(covalent bonding) 。每个电子对组成一个共价键 。

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图5)

  左边这张图是单晶硅的晶体结构,为金刚石晶体结构 。右边这张图是硅原子共用电子的情况,中间一个硅原子和四个硅兄弟共用电子 。

  突然有一天,有个物理学家想到一个问题,要是硅家不是和硅兄弟共用电子,把其他兄弟拉进群会怎样?

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图6)

  砷兄弟最外层有5个电子,其中4个电子找到了硅家的对象,另外一个电子单着了,这个电子成了无业游民,到处流窜,由于电子带有电荷,于是改变了硅家的导电性 。

  为啥叫N型?在英文里Negative代表负,取这个单词的第一个字母,就是N 。

  同样,物理学家想,既然可以拉电子多的砷元素进群,那么是否也可以拉电子少的硼原子进群?于是物理学家把硼原子拉进来试试 。

BBIN BBIN宝盈集团什么是半导体 什么是半导体行业(图7)

  由于硼原子最外层只有3个电子,比硅少一个,于是本来2对电子的共价键现在成了只有一对电子,多了一个空位,成了带正电的空穴(hole) 。

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