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- 碳、矽、鍺、錫、鉛等 IV 族元素有 4 個價電子，剛好是半滿狀態，導電性介於導體與絕緣體之間，屬於半導體。 IV 族元素如果摻雜其它元素，導電性也會跟著改變。
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維基百科，自由的百科全書. 雜質半導體 （英語： extrinsic semiconductor ）又稱 外質半導體 、 非本徵半導體 ，是摻雜了雜質的 半導體 ，即在 本徵半導體 中加入 摻雜物 ，使得其電學性質較無雜質半導體發生了改變，其電荷 載子 濃度取決於雜質或其他缺陷 ...
2020年10月16日 · 其實半導體就是一些 導電能力介於導體以及絕緣體的材料 ，如：矽、鍺、砷等等，但可千萬別誤會這種材料很稀有喔！ 以最常見的元素矽 (Si)來說，其實「路上隨手抓一大把」，因為它就是在碎石砂礫中最主要的成分。 而在製作IC積體電路時，最常使用就是從沙子中提煉出來的純矽，我們只要再將這種長長的柱狀純矽切片就成為了純 「矽晶圓」 ，也就是積體電路的基板。 元素週期表/Source: Wiki....
- 概觀
- 基本介紹
- 定義
- 分類
- 相關短語
- 發展歷史
- 特點
- 特性曲線
- 雜質
- 半導體與積體電路的關係
半導體（ semiconductor），指常溫下導電性能介於導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的套用。如二極體就是採用半導體製作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，範圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品，如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵等，而矽更是各種半導體材料中，在商業套用上最具有影響力的一種。
物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、電漿等等。我們通常把導電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發現是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以後，半導體的存在才真正被學術界認可。
本徵半導體：不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶（見能帶理論），受到熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶，價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位，稱為空穴。空穴導電並不是實際運動，而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動。它們在外電場作用下產生定向運動而形成巨觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為複合。複合時釋放出的能量變成電磁輻射（發光）或晶格的熱振動能量（發熱）。在一定溫度下，電子- 空穴對的產生和複合同時存在並達到動態平衡，此時半導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，將產生更多的電子- 空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純淨半導體的電阻率較大，實際套用不多。
半導體材料很多，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。鍺和矽是最常用的元素半導體；化合物半導體包括第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）。除上述晶態半導體外，還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體的分類，按照其製造技術可以分為：積體電路器件，分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，一般來說這些還會被分成小類。此外還有以套用領域、設計方法等進行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規模進行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
半導體Semiconductor；intrinsic semiconductor
有機半導體[電子] organic semiconductor；TCNQ；OSTS
半導體晶體[電子] semiconductor crystal；[電子] semiconducting crystal；[電子] crystal semiconducting；[電子] Crystal Semiconductor
純半導體intrinsic semiconductor；pure semiconductor
半導體玻璃semiconducting glass；semiconductorglass
半導體整流semiconductor rectifier；semiconductor rectifier,semiconductor rectifier
半導體的發現實際上可以追溯到很久以前。
1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同於一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。
不久，1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會產生一個電壓，這就是後來人們熟知的光生伏特效應，這是被發現的半導體的第二個特徵。
1873年，英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個特有的性質。半導體的這四個效應，(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。
在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。
很多人會疑問，為什麼半導體被認可需要這么多年呢？主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關的問題就難以說清楚。如果感興趣可以讀一下Robert W.Cahn的The coming of Materials Science中關於半導體的一些說明。
伏安特性曲線：加在PN結兩端的電壓和流過二極體的電流之間的關係曲線稱為伏安特性曲線。如圖所示：
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：當反向電壓超過一定數值U（BR）後，反向電流急劇增加，稱之反向擊穿。
勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容Cb。
變容二極體：當PN結加反向電壓時，Cb明顯隨u的變化而變化，而製成各種變容二極體。如下圖所示。
簡介
半導體中的雜質對電阻率的影響非常大。半導體中摻入微量雜質時，雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態，在禁帶中產生附加的雜質能級。例如四價元素鍺或矽晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時，雜質原子作為晶格的一分子，其五個價電子中有四個與周圍的鍺（或矽）原子形成共價結合，多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近，產生類氫能級。雜質能級位於禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主，相應能級稱為施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多（圖2）。在鍺或矽晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時，雜質原子與周圍四個鍺（或矽）原子形成共價結合時尚缺少一個電子，因而存在一個空位，與此空位相應的能量狀態就是雜質能級，通常位於禁帶下方靠近價帶處。價帶中的電子很易激發到雜質能級上填補這個空位，使雜質原子成為負離子。價帶中由於缺少一個電子而形成一個空穴載流子。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時，在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本徵半導體情形要小得多。半導體摻雜後其電阻率大大下降。加熱或光照產生的熱激發或光激發都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小，半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理製成的。對摻入施主雜質的半導體，導電載流子主要是導帶中的電子，屬電子型導電，稱N型半導體（圖3）。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電，稱P型半導體。半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對，故N型半導體中可存在少量導電空穴，P型半導體中可存在少量導電電子，它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中，少數載流子常扮演重要角色。
PN結
P型半導體與N型半導體相互接觸時，其交界區域稱為PN結。P區中的自由空穴和N區中的自由電子要向對方區域擴散，造成正負電荷在PN 結兩側的積累，形成電偶極層(圖4 )。電偶極層中的電場方向正好阻止擴散的進行。當由於載流子數密度不等引起的擴散作用與電偶層中電場的作用達到平衡時，P區和N區之間形成一定的電勢差，稱為接觸電勢差。由於P 區中的空穴向N區擴散後與N區中的電子複合，而N區中的電子向P區擴散後與P 區中的空穴複合，這使電偶極層中自由載流子數減少而形成高阻層，故電偶極層也叫阻擋層，阻擋層的電阻值往往是組成PN結的半導體的原有阻值的幾十倍乃至幾百倍。 PN結具有單嚮導電性，半導體整流管就是利用PN結的這一特性製成的。PN結的另一重要性質是受到光照後能產生電動勢，稱光生伏打效應，可利用來製造光電池。半導體三極體、可控矽、PN結光敏器件和發光二極體等半導體器件均利用了PN結的特性。 PN結的單嚮導電性 P端接電源的正極，N端接電源的負極稱之為PN結正偏。此時PN結如同一個開關合上，呈現很小的電阻，稱之為導通狀態。 P端接電源的負極，N端接電源的正極稱之為PN結反偏，此時PN結處於截止狀態，如同開關打開。結電阻很大，當反向電壓加大到一定程度，PN結會發生擊穿而損壞。
摻雜
半導體之所以能廣泛套用在今日的數位世界中，憑藉的就是其能藉由在其晶格中植入雜質改變其電性，這個過程稱之為摻雜（doping）。摻雜進入本質半導體（intrinsic semiconductor）的雜質濃度與極性皆會對半導體的導電特性產生很大的影響。而摻雜過的半導體則稱為外質半導體（extrinsic semiconductor）。
半導體是指導電性能介於導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，主要是因為其內部有電流的各種變化，而之所以形成電流，主要是因為有電子在金屬線路和電子元件之間流動（運動/遷移）。所以，電子在材料中運動的難易程度，決定了其導電性能。常見的金屬材料在常溫下電子就很容易獲得能量發生運動，因此其導電性能好；絕緣體由於其材料本身特性，電子很難獲得導電所需能量，其內部很少電子可以遷移，因此幾乎不導電。而半導體材料的導電特性則介於這兩者之間，並且可以通過摻入雜質來改變其導電性能，人為控制它導電或者不導電以及導電的容易程度。這一點稱之為半導體的可摻雜特性。
前面說過，積體電路的基礎是電晶體，發明了電晶體才有可能創造出積體電路，而電晶體的基礎則是半導體，因此半導體也是積體電路的基礎。半導體之於積體電路，如同土地之於城市。很明顯，山地、丘陵多者不適合建造城市，沙化土壤、石灰岩多的地方也不適合建造城市。“建造”城市需要選一塊好地，“集成”電路也需要一塊合適的基礎材料——就是半導體。常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵（化合物），其中套用最廣的、商用化最成功的當推“矽”。
那么半導體，特別是矽，為什麼適合製造積體電路呢？有多方面的原因。矽是地殼中最豐富的元素，僅次於氧。自然界中的岩石、砂礫等存在大量矽酸鹽或二氧化矽，這是原料成本方面的原因。矽的可摻雜特性容易控制，容易製造出符合要求的電晶體，這是電路原理方面的原因。矽經過氧化所形成的二氧化矽性能穩定，能夠作為半導體器件中所需的優良的絕緣膜使用，這是器件結構方面的原因。最關鍵的一點還是在於積體電路的平面工藝，矽更容易實施氧化、光刻、擴散等工藝，更方便集成，其性能更容易得到控制。因此後續主要介紹的也是基於矽的積體電路知識，對矽電晶體和積體電路工藝有了解後，會更容易理解這個問題。
除了可摻雜性之外，半導體還具有熱敏性、光敏性、負電阻率溫度、可整流等幾個特性，因此半導體材料除了用於製造大規模積體電路之外，還可以用於功率器件、光電器件、壓力感測器、熱電製冷等用途；利用微電子的超微細加工技術，還可以製成MEMS（微機械電子系統），套用在電子、醫療領域。
維基百科，自由的百科全書. 摻 ㄔㄢ 雜 （英語： doping ）是 半導體 製造工藝中，為純的 本質半導體 引入雜質，使之電氣屬性被改變的過程。 此雜質稱為 摻雜劑 （dopant）或 摻雜物 ，而引入的雜質與要製造的半導體種類有關。 輕度和中度摻雜的半導體被稱作是 雜質半導體 ，而更重度摻雜的半導體則需考慮 費米統計律 帶來的影響，這種情況被稱為 簡併半導體 。 載流子濃度 [ 編輯] 摻雜物濃度對於半導體最直接的影響在於其 載流子 濃度。 在熱平衡的狀態下，一個未經摻雜的本徵半導體，電子與空穴的濃度相等，如下列公式所示： 對於非本徵半導體在熱平衡的狀態下，這個關係變為 (對輕摻雜而言):
摻雜半導體. 摻雜 (Doping)是增加半導體導電性的一種方法。 就是在本質晶體內加入一些雜質原子而改變其電特性，所以摻雜半導體又被稱為外質半導體 (extrinsic semiconductor)，常見的外質半導體有p-type半導體及 n-type半導體。 將五價原子(如砷、磷、銻)加到本質矽晶體。 五價原子被4個矽原子所包圍，將共有電子而形成晶體結構。 由於每一個五價原子的價軌道上有五個價電子，所以會留下一個多餘的電子，此多餘電子就形成自由電子，可增加電子濃度。 (圖1) 圖1 加入五價原子 (磷)就會產生一個多餘的自由電子. 由於摻雜的物質 (五價原子)會產生過剩的自由電子給矽晶體，故稱此五價原子為施體 (Donor)雜質，此摻雜的半導體就形成n-型 (n-type)半導體。
半導體是一種具有特殊物理性質的材料，電導率介於導體和絕緣體之間，可藉由外部施加電壓來改變材料的導電能力。 我們常見的半導體，在不施加外部電壓的情況下，是不導電的；若對材料施加電壓，原本不導電的材料會變成導電材料，讓電流得以通過。 半導體應用最早是環繞在「材料可以自由切換其導電與否」的特性發展出來的，多數現代電子產品的核心單元就是利用半導體的電導率變化來處理資訊。 由半導體材料製成的積體電路 (IC)，透過控制電流的通行或阻斷，在電腦中執行邏輯運算。 半導體元件：IC的最小單位，有如半導體的「細胞」 半導體是一種材料的總稱，半導體元件則是使用半導體材料製作出來的元件。 那麼，半導體元件又有那些最基本的分類呢？ 答案是兩種：二極體 (Diode)與電晶體 (Transistor)。
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