分類

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)體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第Ⅱ和第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。

特點(diǎn)

半導(dǎo)體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，負(fù)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

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)線電收音機(jī)（Radio）及電視機(jī)（Television）中，作為“訊號(hào)放大器/整流器”用。

二、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。

四、半導(dǎo)體致冷器的發(fā)展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它采用了帕爾貼效應(yīng).

命名方案

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(kāi)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

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(kāi)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，越是最新產(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。

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(kāi)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。

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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)管、T-大功率晶閘管、U-大功率開(kāi)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(jiàn)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。

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。

發(fā)展前景

以GaN（氮化鎵）為代表的第三代半導(dǎo)體材料及器件的開(kāi)發(fā)是新興半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，其研究開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)出日新月異的發(fā)展勢(shì)態(tài)。GaN基光電器件中，藍(lán)色發(fā)光二極管LED率先實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn) 成功開(kāi)發(fā)藍(lán)光LED和LD之后，科研方向轉(zhuǎn)移到GaN紫外光探測(cè)器上 GaN材料在微波功率方面也有相當(dāng)大的應(yīng)用市場(chǎng)。氮化鎵半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)被譽(yù)為半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)上一個(gè)新的里程碑。美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可用于制造新型電子開(kāi)關(guān)的重要器件，這種電子開(kāi)關(guān)可以提供平穩(wěn)、無(wú)間斷電源 。

半導(dǎo)體與集成電路的關(guān)系

半導(dǎo)體是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。我們知道，電路之所以具有某種功能，主要是因?yàn)槠鋬?nèi)部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因?yàn)橛须娮釉诮饘倬€路和電子元件之間流動(dòng)（運(yùn)動(dòng)/遷移）。所以，電子在材料中運(yùn)動(dòng)的難易程度，決定了其導(dǎo)電性能。常見(jiàn)的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發(fā)生運(yùn)動(dòng)，因此其導(dǎo)電性能好；絕緣體由于其材料本身特性，電子很難獲得導(dǎo)電所需能量，其內(nèi)部很少電子可以遷移，因此幾乎不導(dǎo)電。而半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性則介于這兩者之間，并且可以通過(guò)摻入雜質(zhì)來(lái)改變其導(dǎo)電性能，人為控制它導(dǎo)電或者不導(dǎo)電以及導(dǎo)電的容易程度。這一點(diǎn)稱之為半導(dǎo)體的可摻雜特性。

前面說(shuō)過(guò)，集成電路的基礎(chǔ)是晶體管，發(fā)明了晶體管才有可能創(chuàng)造出集成電路，而晶體管的基礎(chǔ)則是半導(dǎo)體，因此半導(dǎo)體也是集成電路的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體之于集成電路，如同土地之于城市。很明顯，山地、丘陵多者不適合建造城市，沙化土壤、石灰?guī)r多的地方也不適合建造城市?！敖ㄔ臁背鞘行枰x一塊好地，“集成”電路也需要一塊合適的基礎(chǔ)材料——就是半導(dǎo)體。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵（化合物），其中應(yīng)用最廣的、商用化最成功的當(dāng)推“硅”。

那么半導(dǎo)體，特別是硅，為什么適合制造集成電路呢？有多方面的原因。硅是地殼中最豐富的元素，僅次于氧。自然界中的巖石、砂礫等存在大量硅酸鹽或二氧化硅，這是原料成本方面的原因。硅的可摻雜特性容易控制，容易制造出符合要求的晶體管，這是電路原理方面的原因。硅經(jīng)過(guò)氧化所形成的二氧化硅性能穩(wěn)定，能夠作為半導(dǎo)體器件中所需的優(yōu)良的絕緣膜使用，這是器件結(jié)構(gòu)方面的原因。最關(guān)鍵的一點(diǎn)還是在于集成電路的平面工藝，硅更容易實(shí)施氧化、光刻、擴(kuò)散等工藝，更方便集成，其性能更容易得到控制。因此后續(xù)主要介紹的也是基于硅的集成電路知識(shí)，對(duì)硅晶體管和集成電路工藝有了解后，會(huì)更容易理解這個(gè)問(wèn)題。

除了可摻雜性之外，半導(dǎo)體還具有熱敏性、光敏性、負(fù)電阻率溫度、可整流等幾個(gè)特性，因此半導(dǎo)體材料除了用于制造大規(guī)模集成電路之外，還可以用于功率器件、光電器件、壓力傳感器、熱電制冷等用途；利用微電子的超微細(xì)加工技術(shù)，還可以制成MEMS（微機(jī)械電子系統(tǒng)），應(yīng)用在電子、醫(yī)療領(lǐng)域。

相關(guān)短語(yǔ)

半導(dǎo)體Semiconductor；intrinsic semiconductor

有機(jī)半導(dǎo)體[電子] organic semiconductor；TCNQ；OSTS

半導(dǎo)體晶體[電子] semiconductor crystal；[電子] semiconducting crystal；[電子] crystal semiconducting；[電子] Crystal Semiconductor

純半導(dǎo)體intrinsic semiconductor；pure semiconductor

半導(dǎo)體玻璃semiconducting glass；semiconductorglass

半導(dǎo)體整流semiconductor rectifier；semiconductor rectifier,semiconductor rectifier

離子半導(dǎo)體ionic semiconductor

半導(dǎo)體芯片semiconductor chips；conductor chip；semiconductor pellet；semiconductor chip,semiconductor chip

半導(dǎo)體制冷semiconductor refrigeration；Semi-conductor refrigerant；Semiconductor Cooling；

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。

空穴電流：自由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。

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，就形成了P型半導(dǎo)體。

多數(shù)載流子：P型半導(dǎo)體中，空穴的濃度大于自由電子的濃度，稱為多數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱多子。

少數(shù)載流子：P型半導(dǎo)體中，自由電子為少數(shù)載流子，簡(jiǎn)稱少子。

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：它是靠空穴導(dǎo)電，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)。

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形成N型半導(dǎo)體。

多子：N型半導(dǎo)體中，多子為自由電子。

少子：N型半導(dǎo)體中，少子為空穴。

施主原子：雜質(zhì)原子可以提供電子，稱施主原子。

N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：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)。

結(jié)論：

多子的濃度主要決定于雜質(zhì)濃度。

少子的濃度主要決定于溫度。

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，

PN結(jié)的形成過(guò)程

PN結(jié)的形成過(guò)程

在它們的交界面就形成PN結(jié)。

PN結(jié)的形成過(guò)程：如圖所示，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)。

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)。

空間電荷區(qū)：由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)使得PN結(jié)交界面產(chǎn)生一片復(fù)合區(qū)域，可以說(shuō)這里沒(méi)有多子，也沒(méi)有少子。因?yàn)閯倓倲U(kuò)散過(guò)來(lái)就會(huì)立刻與異性復(fù)合，此運(yùn)動(dòng)不斷發(fā)生著（此處請(qǐng)專家斟酌）。P區(qū)一側(cè)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們基本上是固定的，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)。

空間電荷加寬，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)。

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)的特點(diǎn)：具有單向?qū)щ娦浴?/span>