半導(dǎo)體

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展各國(guó)半導(dǎo)體命名方法

一、 中國(guó)半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法 二、日本半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法 三、美國(guó)半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法 四、 國(guó)際電子聯(lián)合會(huì)半導(dǎo)體型號(hào)命名方法 歐洲有些國(guó)家命名方法半導(dǎo)體的英文及解釋

半導(dǎo)體簡(jiǎn)介

物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體?？梢院?jiǎn)單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。與導(dǎo)體和絕緣體相比，半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到20世紀(jì)30年代，當(dāng)材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后，半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。 　　半導(dǎo)體的分類，按照其制造技術(shù)可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲(chǔ)存器等大類，一般來(lái)說(shuō)這些還會(huì)被分成小類。此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號(hào)，可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。

半導(dǎo)體定義

電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。 　　半導(dǎo)體室溫時(shí)電阻率約在10E-5～10E7歐·米之間，溫度升高時(shí)電阻率指數(shù)則減小。 　　半導(dǎo)體材料很多，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。 　　鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體；化合物半導(dǎo)體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。 　　半導(dǎo)體：意指半導(dǎo)體收音機(jī)，因收音機(jī)中的晶體管由半導(dǎo)體材料制成而得名。 　　本征半導(dǎo)體 　　不含雜質(zhì)且無(wú)晶格缺陷的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在極低溫度下，半導(dǎo)體的價(jià)帶是滿帶(見能帶理論)，受到熱激發(fā)后，價(jià)帶中的部分電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶，價(jià)帶中缺少一個(gè)電子后形成一個(gè)帶正電的空位，稱為空穴。導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴合稱電子 - 空穴對(duì)，均能自由移動(dòng)，即載流子，它們?cè)谕怆妶?chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)而形成宏觀電流，分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會(huì)落入空穴，電子-空穴對(duì)消失，稱為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動(dòng)能量（發(fā)熱）。在一定溫度下，電子 - 空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)半導(dǎo)體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時(shí)，將產(chǎn)生更多的電子 - 空穴對(duì)，載流子密度增加，電阻率減小。無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大，實(shí)際應(yīng)用不多。

半導(dǎo)體特點(diǎn)

半導(dǎo)體五大特性∶電阻率特性，導(dǎo)電特性，光電特性，負(fù)的電阻率溫度特性，整流特性。在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中，人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素，導(dǎo)電性能具有可控性。在光照和熱輻射條件下，其導(dǎo)電性有明顯的變化。晶格：晶體中的原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣，稱為晶格。共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)：相鄰的兩個(gè)原子的一對(duì)最外層電子（即價(jià)電子）不但各自圍繞自身所屬的原子核運(yùn)動(dòng)，而且出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上，成為共用電子，構(gòu)成共價(jià)鍵。 自由電子的形成：在常溫下，少數(shù)的價(jià)電子由于熱運(yùn)動(dòng)獲得足夠的能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子。 　空穴：價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子而留下一個(gè)空位置稱空穴。電子電流：在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電子電流?？昭娏鳎簝r(jià)電子按一定的方向依次填補(bǔ)空穴（即空穴也產(chǎn)生定向移動(dòng)），形成空穴電流。本征半導(dǎo)體的電流：電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同，它們運(yùn)動(dòng)方向相反。載流子：運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。導(dǎo)體電的特點(diǎn)：導(dǎo)體導(dǎo)電只有一種載流子，即自由電子導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體電的特點(diǎn)：本征半導(dǎo)體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電。本征激發(fā)：半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。復(fù)合：自由電子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中如果與空穴相遇就會(huì)填補(bǔ)空穴，使兩者同時(shí)消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。動(dòng)態(tài)平衡：在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對(duì)，與復(fù)合的自由電子與空穴對(duì)數(shù)目相等，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。載流子的濃度與溫度的關(guān)系：溫度一定，本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵束縛的自由電子增多，空穴也隨之增多（即載流子的濃度升高），導(dǎo)電性能增強(qiáng)；當(dāng)溫度降低，則載流子的濃度降低，導(dǎo)電性能變差。結(jié)論：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對(duì)溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。雜質(zhì)半導(dǎo)體：通過(guò)擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素，可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：N型半導(dǎo)體中，自由電子的濃度大于空穴的濃度，稱為多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子。少數(shù)載流子：N型半導(dǎo)體中，空穴為少數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱少子。施子原子：雜質(zhì)原子可以提供電子，稱施子原子。N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：它是靠自由電子導(dǎo)電，摻入的雜質(zhì)越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。P型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，形成P型半導(dǎo)體。多子：P型半導(dǎo)體中，多子為空穴。少子：P型半導(dǎo)體中，少子為電子。受主原子：雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，稱受主原子。P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：摻入的雜質(zhì)越多，多子（空穴）的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。結(jié)論：多子的濃度決定于雜質(zhì)濃度。少子的濃度決定于溫度。PN結(jié)的形成：將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié)。PN結(jié)的特點(diǎn)：具有單向?qū)щ娦?。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動(dòng)，這種由于濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)?？臻g電荷區(qū)：擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合，而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合，所以在交界面附近多子的濃度下降，P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們是不能移動(dòng)，稱為空間電荷區(qū)。電場(chǎng)形成：空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)?？臻g電荷加寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，阻止擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。漂移運(yùn)動(dòng)：在電場(chǎng)力作用下，載流子的運(yùn)動(dòng)稱漂移運(yùn)動(dòng)。PN結(jié)的形成過(guò)程：如圖所示，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在無(wú)外電場(chǎng)和其它激發(fā)作用下，參與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的多子數(shù)目等于參與漂移運(yùn)動(dòng)的少子數(shù)目，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成PN結(jié)。PN結(jié)的形成過(guò)程電位差：空間電荷區(qū)具有一定的寬度，形成電位差Uho，電流為零。耗盡層：絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目都非常少，在分析PN結(jié)時(shí)常忽略載流子的作用，而只考慮離子區(qū)的電荷，稱耗盡層。 　　PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/h3>

P端接電源的正極，N端接電源的負(fù)極稱之為PN結(jié)正偏。此時(shí)PN結(jié)如同一個(gè)開關(guān)合上，呈現(xiàn)很小的電阻，稱之為導(dǎo)通狀態(tài)。P端接電源的負(fù)極，N端接電源的正極稱之為PN結(jié)反偏，此時(shí)PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，如同開關(guān)打開。結(jié)電阻很大，當(dāng)反向電壓加大到一定程度，PN結(jié)會(huì)發(fā)生擊穿而損壞。

伏安特性曲線

伏安特性曲線：加在PN結(jié)兩端的電壓和流過(guò)二極管的電流之間的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線。如圖所示：PN伏安特性正向特性：u>0的部分稱為正向特性。反向特性：u<0的部分稱為反向特性。反向擊穿：當(dāng)反向電壓超過(guò)一定數(shù)值U（BR）后，反向電流急劇增加，稱之反向擊穿。勢(shì)壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢(shì)壘電容Cb。變?nèi)荻O管：當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，Cb明顯隨u的變化而變化，而制成各種變?nèi)荻O管。如下圖所示。PN結(jié)的勢(shì)壘電容平衡少子：PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的少子稱為平衡少子。非平衡少子：PN結(jié)處于正向偏置時(shí)，從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴和從N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。擴(kuò)散電容：擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放過(guò)程與電容器充、放電過(guò)程相同，這種電容效應(yīng)稱為Cd。結(jié)電容：勢(shì)壘電容與擴(kuò)散電容之和為PN結(jié)的結(jié)電容Cj。

半導(dǎo)體雜質(zhì)

半導(dǎo)體中的雜質(zhì)對(duì)電阻率的影響非常大。半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)時(shí)，雜質(zhì)原子附近的周期勢(shì)場(chǎng)受到干擾并形成附加的束縛狀態(tài)，在禁帶中產(chǎn)加的雜質(zhì)能級(jí)。例如四價(jià)元素鍺或硅晶體中摻入五價(jià)元素磷、砷、銻等雜質(zhì)原子時(shí)，雜質(zhì)原子作為晶格的一分子，其五個(gè)價(jià)電子中有四個(gè)與周圍的鍺（或硅）原子形成共價(jià)結(jié)合，多余的一個(gè)電子被束縛于雜質(zhì)原子附近，產(chǎn)生類氫能級(jí)。雜質(zhì)能級(jí)位于禁帶上方靠近導(dǎo)帶底附近。雜質(zhì)能級(jí)上的電子很易激發(fā)到導(dǎo)帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質(zhì)稱為施主，相應(yīng)能級(jí)稱為施主能級(jí)。施主能級(jí)上的電子躍遷到導(dǎo)帶所需能量比從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需能量小得多（圖2）。在鍺或硅晶體中摻入微量三價(jià)元素硼、鋁、鎵等雜質(zhì)原子時(shí)，雜質(zhì)原子與周圍四個(gè)鍺（或硅）原子形成共價(jià)結(jié)合時(shí)尚缺少一個(gè)電子，因而存在一個(gè)空位，與此空位相應(yīng)的能量狀態(tài)就是雜質(zhì)能級(jí)，通常位于禁帶下方靠近價(jià)帶處。價(jià)帶中的電子很易激發(fā)到雜質(zhì)能級(jí)上填補(bǔ)這個(gè)空位，使雜質(zhì)原子成為負(fù)離子。價(jià)帶中由于缺少一個(gè)電子而形成一個(gè)空穴載流子（圖3）。這種能提供空穴的雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。存在受主雜質(zhì)時(shí)，在價(jià)帶中形成一個(gè)空穴載流子所需能量比本征半導(dǎo)體情形要小得多。半導(dǎo)體摻雜后其電阻率大大下降。加熱或光照產(chǎn)生的熱激發(fā)或光激發(fā)都會(huì)使自由載流子數(shù)增加而導(dǎo)致電阻率減小，半導(dǎo)體熱敏電阻和光敏電阻就是根據(jù)此原理制成的。對(duì)摻入施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體，導(dǎo)電載流子主要是導(dǎo)帶中的電子，屬電子型導(dǎo)電，稱N型半導(dǎo)體。摻入受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體屬空穴型導(dǎo)電，稱P型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體在任何溫度下都能產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，故N型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電空穴，P型半導(dǎo)體中可存在少量導(dǎo)電電子，它們均稱為少數(shù)載流子。在半導(dǎo)體器件的各種效應(yīng)中，少數(shù)載流子常扮演重要角色。P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體相互接觸時(shí)，其交界區(qū)域稱為PN結(jié)。P區(qū)中的自由空穴和N區(qū)中的自由電子要向?qū)Ψ絽^(qū)域擴(kuò)散，造成正負(fù)電荷在 PN 結(jié)兩側(cè)的積累，形成電偶極層(圖4 )。電偶極層中的電場(chǎng)方向正好阻止擴(kuò)散的進(jìn)行。當(dāng)由于載流子數(shù)密度不等引起的擴(kuò)散作用與電偶層中電場(chǎng)的作用達(dá)到平衡時(shí)，P區(qū)和N區(qū)之間形成一定的電勢(shì)差，稱為接觸電勢(shì)差。由于P 區(qū)中的空穴向N區(qū)擴(kuò)散后與N區(qū)中的電子復(fù)合，而N區(qū)中的電子向P區(qū)擴(kuò)散后與P 區(qū)中的空穴復(fù)合，這使電偶極層中自由載流子數(shù)減少而形成高阻層，故電偶極層也叫阻擋層，阻擋層的電阻值往往是組成PN結(jié)的半導(dǎo)體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，半?dǎo)體整流管就是利用PN結(jié)的這一特性制成的。PN結(jié)的另一重要性質(zhì)是受到光照后能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，稱光生伏打效應(yīng)，可利用來(lái)制造光電池。半導(dǎo)體三極管、可控硅、PN結(jié)光敏器件和發(fā)光二極管等半導(dǎo)體器件均利用了PN結(jié)的特性。半導(dǎo)體之所以能廣泛應(yīng)用在今日的數(shù)位世界中，憑借的就是其能借由在其晶格中植入雜質(zhì)改變其電性，這個(gè)過(guò)程稱之為摻雜（doping）。摻雜進(jìn)入本質(zhì)半導(dǎo)體（intrinsic semiconductor）的雜質(zhì)濃度與極性皆會(huì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性產(chǎn)生很大的影響。而摻雜過(guò)的半導(dǎo)體則稱為外質(zhì)半導(dǎo)體（extrinsic semiconductor）。哪種材料適合作為某種半導(dǎo)體材料的摻雜物（dopant）需視兩者的原子特性而定。一般而言，摻雜物依照其帶給被摻雜材料的電荷正負(fù)被區(qū)分為施體（donor）與受體（acceptor）。施體原子帶來(lái)的價(jià)電子（valence electrons）大多會(huì)與被摻雜的材料原子產(chǎn)生共價(jià)鍵，進(jìn)而被束縛。而沒有和被摻雜材料原子產(chǎn)生共價(jià)鍵的電子則會(huì)被施體原子微弱地束縛住，這個(gè)電子又稱為施體電子。和本質(zhì)半導(dǎo)體的價(jià)電子比起來(lái)，施體電子躍遷至傳導(dǎo)帶所需的能量較低，比較容易在半導(dǎo)體材料的晶格中移動(dòng)，產(chǎn)生電流。雖然施體電子獲得能量會(huì)躍遷至傳導(dǎo)帶，但并不會(huì)和本質(zhì)半導(dǎo)體一樣留下一個(gè)電洞，施體原子在失去了電子后只會(huì)固定在半導(dǎo)體材料的晶格中。因此這種因?yàn)閾诫s而獲得多余電子提供傳導(dǎo)的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體（n-type semiconductor），n代表帶負(fù)電荷的電子。和施體相對(duì)的，受體原子進(jìn)入半導(dǎo)體晶格后，因?yàn)槠鋬r(jià)電子數(shù)目比半導(dǎo)體原子的價(jià)電子數(shù)量少，等效上會(huì)帶來(lái)一個(gè)的空位，這個(gè)多出的空位即可視為電洞。受體摻雜后的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體（p-type semiconductor），p代表帶正電荷的電洞。以一個(gè)硅的本質(zhì)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)明摻雜的影響。硅有四個(gè)價(jià)電子，常用于硅的摻雜物有三價(jià)與五價(jià)的元素。當(dāng)只有三個(gè)價(jià)電子的三價(jià)元素如硼（boron）摻雜至硅半導(dǎo)體中時(shí)，硼扮演的即是受體的角色，摻雜了硼的硅半導(dǎo)體就是p型半導(dǎo)體。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果五價(jià)元素如磷（phosphorus）摻雜至硅半導(dǎo)體時(shí)，磷扮演施體的角色，摻雜磷的硅半導(dǎo)體成為n型半導(dǎo)體。 　　一個(gè)半導(dǎo)體材料有可能先后摻雜施體與受體，而如何決定此外質(zhì)半導(dǎo)體為n型或p型必須視摻雜后的半導(dǎo)體中，受體帶來(lái)的電洞濃度較高或是施體帶來(lái)的電子濃度較高，亦即何者為此外質(zhì)半導(dǎo)體的“多數(shù)載子”（majority carrier）。和多數(shù)載子相對(duì)的是少數(shù)載子（minority carrier）。對(duì)于半導(dǎo)體元件的操作原理分析而言，少數(shù)載子在半導(dǎo)體中的行為有著非常重要的地位。半導(dǎo)體載子濃度 　　摻雜物濃度對(duì)于半導(dǎo)體最直接的影響在于其載子濃度。在熱平衡的狀態(tài)下，一個(gè)未經(jīng)摻雜的本質(zhì)半導(dǎo)體，電子與電洞的濃度相等，如下列公式所示：n = p = ni 其中n是半導(dǎo)體內(nèi)的電子濃度、p則是半導(dǎo)體的電洞濃度，ni則是本質(zhì)半導(dǎo)體的載子濃度。ni會(huì)隨著材料或溫度的不同而改變。對(duì)于室溫下的硅而言，ni大約是1×10 cm。通常摻雜濃度越高，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性就會(huì)變得越好，原因是能進(jìn)入傳導(dǎo)帶的電子數(shù)量會(huì)隨著摻雜濃度提高而增加。摻雜濃度非常高的半導(dǎo)體會(huì)因?yàn)閷?dǎo)電性接近金屬而被廣泛應(yīng)用在今日的集成電路制程來(lái)取代部份金屬。高摻雜濃度通常會(huì)在n或是p后面附加一上標(biāo)的“+”號(hào)，例如n 代表?yè)诫s濃度非常高的n型半導(dǎo)體，反之例如p 則代表輕摻雜的p型半導(dǎo)體。需要特別說(shuō)明的是即使摻雜濃度已經(jīng)高到讓半導(dǎo)體“退化”（degenerate）為導(dǎo)體，摻雜物的濃度和原本的半導(dǎo)體原子濃度比起來(lái)還是差距非常大。以一個(gè)有晶格結(jié)構(gòu)的硅本質(zhì)半導(dǎo)體而言，原子濃度大約是5×10 cm，而一般集成電路制程里的摻雜濃度約在10 cm至10 cm之間。摻雜濃度在10 cm以上的半導(dǎo)體在室溫下通常就會(huì)被視為是一個(gè)“簡(jiǎn)并半導(dǎo)體”（degenerated semiconductor）。重?fù)诫s的半導(dǎo)體中，摻雜物和半導(dǎo)體原子的濃度比約是千分之一，而輕摻雜則可能會(huì)到十億分之一的比例。在半導(dǎo)體制程中，摻雜濃度都會(huì)依照所制造出元件的需求量身打造，以合于使用者的需求。摻雜對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的影響摻雜之后的半導(dǎo)體能帶會(huì)有所改變。依照摻雜物的不同，本質(zhì)半導(dǎo)體的能隙之間會(huì)出現(xiàn)不同的能階。施體原子會(huì)在靠近傳導(dǎo)帶的地方產(chǎn)生一個(gè)新的能階，而受體原子則是在靠近價(jià)帶的地方產(chǎn)生新的能階。假設(shè)摻雜硼原子進(jìn)入硅，則因?yàn)榕鸬哪茈A到硅的價(jià)帶之間僅有0.045電子伏特，遠(yuǎn)小于硅本身的能隙1.12電子伏特，所以在室溫下就可以使摻雜到硅里的硼原子完全解離化（ionize）。 　　摻雜物對(duì)于能帶結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重大影響是改變了費(fèi)米能階的位置。在熱平衡的狀態(tài)下費(fèi)米能階依然會(huì)保持定值，這個(gè)特性會(huì)引出很多其他有用的電特性。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)p-n接面（p-n junction）的能帶會(huì)彎折，起因是原本p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的費(fèi)米能階位置各不相同，但是形成p-n接面后其費(fèi)米能階必須保持在同樣的高度，造成無(wú)論是p型或是n型半導(dǎo)體的傳導(dǎo)帶或價(jià)帶都會(huì)被彎曲以配合接面處的能帶差異。上述的效應(yīng)可以用能帶圖（band diagram）來(lái)解釋，。在能帶圖里橫軸代表位置，縱軸則是能量。圖中也有費(fèi)米能階，半導(dǎo)體的本質(zhì)費(fèi)米能階（intrinsic Fermi level）通常以Ei來(lái)表示。在解釋半導(dǎo)體元件的行為時(shí)，能帶圖是非常有用的工具。為了滿足量產(chǎn)上的需求，半導(dǎo)體的電性必須是可預(yù)測(cè)并且穩(wěn)定的，因此包括摻雜物的純度以及半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)的品質(zhì)都必須嚴(yán)格要求。常見的品質(zhì)問(wèn)題包括晶格的錯(cuò)位（dislocation）、雙晶面（twins），或是堆棧錯(cuò)誤（stacking fault）都會(huì)影響半導(dǎo)體材料的特性。對(duì)于一個(gè)半導(dǎo)體元件而言，材料晶格的缺陷通常是影響元件性能的主因。目前用來(lái)成長(zhǎng)高純度單晶半導(dǎo)體材料最常見的方法稱為裘可拉斯基制程（Czochralski process）。這種制程將一個(gè)單晶的晶種（seed）放入溶解的同材質(zhì)液體中，再以旋轉(zhuǎn)的方式緩緩向上拉起。在晶種被拉起時(shí)，溶質(zhì)將會(huì)沿著固體和液體的接口固化，而旋轉(zhuǎn)則可讓溶質(zhì)的溫度均勻。

半導(dǎo)體歷史

半導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以追溯到很久以前， 　　1833年，英國(guó)巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。 　　不久， 1839年法國(guó)的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體和電解質(zhì)接觸形成的結(jié)，在光照下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓，這就是后來(lái)人們熟知的光生伏特效應(yīng)，這是被發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體的第二個(gè)特征。 　　在1874年，德國(guó)的布勞恩觀察到某些硫化物的電導(dǎo)與所加電場(chǎng)的方向有關(guān)，即它的導(dǎo)電有方向性，在它兩端加一個(gè)正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過(guò)來(lái)，它就不導(dǎo)電，這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)，也是半導(dǎo)體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應(yīng)。 　　1873年，英國(guó)的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導(dǎo)增加的光電導(dǎo)效應(yīng)，這是半導(dǎo)體又一個(gè)特有的性質(zhì)。 半導(dǎo)體的這四個(gè)效應(yīng)，(jianxia霍爾效應(yīng)的余績(jī)──四個(gè)伴生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn))雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了，但半導(dǎo)體這個(gè)名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導(dǎo)體的這四個(gè)特性一直到1947年12月才由貝爾實(shí)驗(yàn)室完成。 　　很多人會(huì)疑問(wèn)，為什么半導(dǎo)體被認(rèn)可需要這么多年呢？主要原因是當(dāng)時(shí)的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關(guān)的問(wèn)題就難以說(shuō)清楚。如果感興趣可以讀一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中關(guān)于半導(dǎo)體的一些說(shuō)明。 　　半導(dǎo)體于室溫時(shí)電導(dǎo)率約在10ˉ10～10000/Ω·cm之間，純凈的半導(dǎo)體溫度升高時(shí)電導(dǎo)率按指數(shù)上升。半導(dǎo)體材料有很多種，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的有機(jī)物半導(dǎo)體等和本征半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體應(yīng)用

最早的實(shí)用“半導(dǎo)體”是「電晶體（Transistor）/ 二極體（Diode）」。 　　一、在 無(wú)電收音機(jī)（Radio）及 電視機(jī)（Television）中，作為“訊號(hào)放大器 /整流器”用。 　　二、近來(lái)發(fā)展「太陽(yáng)能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。 　　三、半導(dǎo)體可以用來(lái)測(cè)量溫度，測(cè)溫范圍可以達(dá)到生產(chǎn)、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、科研教學(xué)等應(yīng)用的70%的領(lǐng)域，有較高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，分辨率可達(dá)0.1℃，甚至達(dá)到0.01℃也不是不可能，線性度0.2%，測(cè)溫范圍-100~+300℃，是性價(jià)比極高的一種測(cè)溫元件。

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展

世界半導(dǎo)體行業(yè)巨頭紛紛到國(guó)內(nèi)投資，整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展，這也要求材料業(yè)要跟上半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的步伐。可以說(shuō)，市場(chǎng)發(fā)展為半導(dǎo)體支撐材料業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

各國(guó)半導(dǎo)體命名方法

一、 中國(guó)半導(dǎo)體器件型號(hào)命名方法

 半導(dǎo)體器件型號(hào)由五部分（場(chǎng)效應(yīng)器件、半導(dǎo)體特殊器件、復(fù)合管、PIN型管、激光器件的型號(hào)命名只有第三、四、五部分）組成。五個(gè)部分意義如下： 　　第一部分：用數(shù)字表示半導(dǎo)體器件有效電極數(shù)目。2-二極管、3-三極管 　　第二部分：用漢語(yǔ)拼音字母表示半導(dǎo)體器件的材料和極性。表示二極管時(shí)：A-N型鍺材料、B-P型鍺材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三極管時(shí)：A-PNP型鍺材料、B-NPN型鍺材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料。 　　第三部分：用漢語(yǔ)拼音字母表示半導(dǎo)體器件的內(nèi)型。P-普通管、V-微波管、W-穩(wěn)壓管、C-參量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U-光電器件、K-開關(guān)管、X-低頻小功率管(F<3MHz,Pc<1W)、G-高頻小功率管（f>3MHz,Pc<1W)、D-低頻大功率管（f<3MHz,Pc>1W)、A-高頻大功率管（f>3MHz,Pc>1W)、T-半導(dǎo)體晶閘管（可控整流器）、Y-體效應(yīng)器件、B-雪崩管、J-階躍恢復(fù)管、CS-場(chǎng)效應(yīng)管、BT-半導(dǎo)體特殊器件、FH-復(fù)合管、PIN-PIN型管、JG-激光器件。 　　第四部分：用數(shù)字表示序號(hào) 　　第五部分：用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào) 　　例如：3DG18表示NPN型硅材料高頻三極管
 

二、日本半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法

日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體分立器件，由五至七部分組成。通常只用到前五個(gè)部分，其各部分的符號(hào)意義如下： 　　第一部分：用數(shù)字表示器件有效電極數(shù)目或類型。0-光電（即光敏）二極管三極管及上述器件的組合管、1-二極管、2三極或具有兩個(gè)pn結(jié)的其他器件、3-具有四個(gè)有效電極或具有三個(gè)pn結(jié)的其他器件、┄┄依此類推。 　　第二部分：日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA注冊(cè)標(biāo)志。S-表示已在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA注冊(cè)登記的半導(dǎo)體分立器件。 　　第三部分：用字母表示器件使用材料極性和類型。A-PNP型高頻管、B-PNP型低頻管、C-NPN型高頻管、D-NPN型低頻管、F-P控制極可控硅、G-N控制極可控硅、H-N基極單結(jié)晶體管、J-P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、K-N 溝道場(chǎng)效應(yīng)管、M-雙向可控硅。 　　第四部分：用數(shù)字表示在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA登記的順序號(hào)。兩位以上的整數(shù)-從“11”開始，表示在日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)JEIA登記的順序號(hào)；不同公司的性能相同的器件可以使用同一順序號(hào)；數(shù)字越大，越是近期產(chǎn)品。 　　第五部分： 用字母表示同一型號(hào)的改進(jìn)型產(chǎn)品標(biāo)志。A、B、C、D、E、F表示這一器件是原型號(hào)產(chǎn)品的改進(jìn)產(chǎn)品。
 

三、美國(guó)半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法

美國(guó)晶體管或其他半導(dǎo)體器件的命名法較混亂。美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體分立器件命名方法如下： 　　第一部分：用符號(hào)表示器件用途的類型。JAN-軍級(jí)、JANTX-特軍級(jí)、JANTXV-超特軍級(jí)、JANS-宇航級(jí)、（無(wú)）-非軍用品。 　　第二部分：用數(shù)字表示pn結(jié)數(shù)目。1-二極管、2=三極管、3-三個(gè)pn結(jié)器件、n-n個(gè)pn結(jié)器件。 　　第三部分：美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）注冊(cè)標(biāo)志。N-該器件已在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）注冊(cè)登記。 　　第四部分：美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記順序號(hào)。多位數(shù)字-該器件在美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)登記的順序號(hào)。 　　第五部分：用字母表示器件分檔。A、B、C、D、┄┄-同一型號(hào)器件的不同檔別。如：JAN2N3251A表示PNP硅高頻小功率開關(guān)三極管，JAN-軍級(jí)、2-三極管、N-EIA 注冊(cè)標(biāo)志、3251-EIA登記順序號(hào)、A-2N3251A檔。
 

四、 國(guó)際電子聯(lián)合會(huì)半導(dǎo)體型號(hào)命名方法

德國(guó)、法國(guó)、意大利、荷蘭、比利時(shí)等歐洲國(guó)家以及匈牙利、羅馬尼亞、南斯拉夫、波蘭等東歐國(guó)家，大都采用國(guó)際電子聯(lián)合會(huì)半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名方法。這種命名方法由四個(gè)基本部分組成，各部分的符號(hào)及意義如下： 　　第一部分：用字母表示器件使用的材料。A-器件使用材料的禁帶寬度Eg=0.6~1.0eV 如鍺、B-器件使用材料的Eg=1.0~1.3eV 如硅、C-器件使用材料的Eg>1.3eV 如砷化鎵、D-器件使用材料的Eg<0.6eV 如銻化銦、E-器件使用復(fù)合材料及光電池使用的材料 　　第二部分：用字母表示器件的類型及主要特征。A-檢波開關(guān)混頻二極管、B-變?nèi)荻O管、C-低頻小功率三極管、D-低頻大功率三極管、E-隧道二極管、F-高頻小功率三極管、G-復(fù)合器件及其他器件、H-磁敏二極管、K-開放磁路中的霍爾元件、L-高頻大功率三極管、M-封閉磁路中的霍爾元件、P-光敏器件、Q-發(fā)光器件、R-小功率晶閘管、S-小功率開關(guān)管、T-大功率晶閘管、U-大功率開關(guān)管、X-倍增二極管、Y-整流二極管、Z-穩(wěn)壓二極管。 　　第三部分：用數(shù)字或字母加數(shù)字表示登記號(hào)。三位數(shù)字-代表通用半導(dǎo)體器件的登記序號(hào)、一個(gè)字母加二位數(shù)字-表示專用半導(dǎo)體器件的登記序號(hào)。 　　第四部分：用字母對(duì)同一類型號(hào)器件進(jìn)行分檔。A、B、C、D、E┄┄-表示同一型號(hào)的器件按某一參數(shù)進(jìn)行分檔的標(biāo)志。 　　除四個(gè)基本部分外，有時(shí)還加后綴，以區(qū)別特性或進(jìn)一步分類。常見后綴如下： 　　1、穩(wěn)壓二極管型號(hào)的后綴。其后綴的第一部分是一個(gè)字母，表示穩(wěn)定電壓值的容許誤差范圍，字母A、B、C、D、E分別表示容許誤差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%；其后綴第二部分是數(shù)字，表示標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的整數(shù)數(shù)值；后綴的第三部分是字母V，代表小數(shù)點(diǎn)，字母V之后的數(shù)字為穩(wěn)壓管標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的小數(shù)值。 　　2、整流二極管后綴是數(shù)字，表示器件的最大反向峰值耐壓值，單位是伏特。 　　3、晶閘管型號(hào)的后綴也是數(shù)字，通常標(biāo)出最大反向峰值耐壓值和最大反向關(guān)斷電壓中數(shù)值較小的那個(gè)電壓值。 　　如：BDX51-表示NPN硅低頻大功率三極管，AF239S-表示PNP鍺高頻小功率三極管。 　　五、歐洲早期半導(dǎo)體分立器件型號(hào)命名法
歐洲有些國(guó)家命名方法
　　第一部分：O-表示半導(dǎo)體器件 　　第二部分：A-二極管、C-三極管、AP-光電二極管、CP-光電三極管、AZ-穩(wěn)壓管、RP-光電器件。 　　第三部分：多位數(shù)字-表示器件的登記序號(hào)。 　　第四部分：A、B、C┄┄-表示同一型號(hào)器件的變型產(chǎn)品。

半導(dǎo)體的英文及解釋

　　Semiconductor 　　A semiconductor is a material with an electrical conductivity that is intermediate between that of an insulator and a conductor. A semiconductor behaves as an insulator at very low temperature, and has an appreciable electrical conductivity at room temperature although much lower conductivity than a conductor. Commonly used semiconducting materials are silicon, germanium, and gallium arsenide.