被「卡脖子」的半導體到底是什麼?3分鐘看懂半導體那些事!

2021-03-06 EDA365電子論壇

導讀:眾所周知,半導體應該介於導體與絕緣體之間,那麼它的原子結構是什麼樣的呢?

觀察元素周期表可知,在導體和絕緣體分界線附近的元素,就是製作半導體的重要材料。

矽元素當然是最有代表性的元素,它的原子結構圖最外層有四個電子,故要達到平衡狀態,就要拉攏或者捨棄四個電子,而矽原子在排列時巧妙地共享了上下左右四個電子,手拉著手組成了穩定的8電子結構,即共價鍵

那麼,矽的導電性又從何而來呢

溫度大於絕對零度時,處於價帶的電子就可能發生躍遷,變成自由電子,同時,原來的位置就會形成一個空穴,即矽晶體內同時存在等量的自由電子和空穴。它們都可以起到導電作用。這就是純淨半導體,也是本徵半導體。它結構雖然完美,但想要增加半導體的導電能力,還要參雜其他元素。

當我們把矽原子替換成5價磷原子時,就可以提高自由電子的濃度,得到N型半導體。

同理,用最外層只有三個電子的硼原子替換矽原子,提高空穴的濃度,就可以得到P型半導體。

那麼把這兩種類型的半導體連接在一起會發生什麼呢?

N區的電子迫切的想擴散到P區,P區的空穴拼命想到N區去,這時就會形成一個由N區指向P區的「內電場」,組織擴散進行。在兩者達到動態平衡後,就會在交界面形成一個空間電荷區,這就是PN結。

PN結具有單向導電性,常見的二極體就是利用這種特性製成的,而利用太陽光照射PN結,就會激發產生電子空穴對,經過界面層的電荷分離,就會形成一個由P指向N的光生電場,這就是光生伏特效應,也是太陽能電池的基本原理

相關焦點

  • 默默無聞50年,攻克半導體領域多項難題,她讓西方無法「卡脖子」
    她的努力,她的執拗,解鎖了一個又一個被西方「卡脖子」的技術,培養了大批半導體材料領域人才,獲獎無數。在李老的科研人生中,我們看到的是一位優秀科學家的愛國情懷閃閃發光,這是當下最值得講給年輕科學家的。 儘管取得卓越成就,但李愛珍先生卻非常低調,始終強調著國家對自己的培養。
  • 關於半導體晶片的那些事兒
    關於半導體晶片的那些事兒 功率半導體那些事 發表於 2020-11-19 15:04:04 半導體材料有著其獨特的電性能和物理性能,使得半導體器件和電路具有對應的功能
  • 什麼是第三代半導體?
    什麼是第三代半導體? 步日欣 發表於 2020-09-07 14:51:58 這幾天,第三代半導體又雙叒叕火了,火的程度不亞於年初小米推出氮化鎵快充引起的熱浪。
  • 3分鐘了解半導體的原理
    觀察元素周期表就可以發現在導體和絕緣體的分界線附近的元素就是製作半導體的重要材料那麼矽的導電性又從何而來呢當溫度大於絕對零度時處於價帶的電子就可能發生躍遷變成自由電子同時原來的位置上就會形成一個空穴也就是說矽晶體內會存在等量的自由電子和空穴它們都可以起到導電的作用這就是純淨半導體也叫做本徵半導體
  • 微電子介紹|一文看懂半導體是什麼
    半導體是由什麼物質構成的  自然界的物質按導電能力可分為導體、絕緣體和半導體三類。半導體材料是指室溫下導電性介於導電材料和絕緣材料之間的一類功能材料。靠電子和空穴兩種載流子實現導電,室溫時電阻率一般在10-5~107歐·米之間。通常電阻率隨溫度升高而增大;若摻入活性雜質或用光、射線輻照,可使其電阻率有幾個數量級的變化。
  • 碳基半導體,更好的半導體材料
    採用矽以外的材料做集成電路,包括鍺、砷化鉀、石墨烯和碳,一直是國外半導體前沿的技術。優勢相對於矽基,碳基半導體具有成本更低、功耗更小、效率更高的優勢,更適合在不同領域的應用而成為更好的半導體材料選項。世界最初的碳基集成電路乃IBM開發的在單一碳納米管分子上構建的完整電子集成電路。而據說我國的碳基半導體起步方面和國外幾乎同步。
  • 半導體到底靠什麼導電?
    半導體中流過的總電流是這兩個電流之和。事實果真如此嗎?本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201607/294670.htm  先來看看什麼是空穴?空穴就是半導體的共價鍵結構中應該有價電子而實際上沒有價電子的地方。
  • 中國擬全面支持半導體產業 半導體概念股有哪些?
    在美國限制華為等中國公司獲取晶片的背景下,中國正在大力支持本國半導體產業發展。彭博社3日援引知情人士的話稱,中國正在規劃制定一套全面的新政策,以發展本國的半導體產業,應對美國政府的限制,而且賦予這項任務「如同當年製造原子彈一樣」的高度優先權。
  • 什麼是半導體工藝製程,16nm、10nm都代表了什麼
    打開APP 什麼是半導體工藝製程,16nm、10nm都代表了什麼 工程師飛燕 發表於 2018-06-10 01:38:00
  • 一文看懂半導體雷射器的技術發展及應用領域
    一文看懂半導體雷射器的技術發展及應用領域 工程師姚遠香 發表於 2018-06-18 18:15:00 半導體雷射器俗稱雷射二極體,因為其用半導體材料作為工作物質的特性所以被稱為半導體雷射器。
  • 一文看懂中國功率半導體行業
    作為半導體行業的重要細分領域,功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心。功率半導體的應用領域已從工業控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多細分方向,市場規模呈現穩健增長態勢。作為全球最大的功率半導體需求市場,中國佔全球需求比例高達35%。在電動車、工業領域需求助推下,國內市場有望繼續維持快速增長。
  • 什麼是半導體,半導體包括哪些
    什麼是半導體?半導體是通常由矽組成的材料產品,其導電性比玻璃之類的絕緣體高,但比銅或鋁之類的純導體導電性低。可以通過引入雜質(稱為摻雜)來改變其導電性和其他性能,以滿足其所駐留的電子組件的特定需求。半導體也被稱為半導體或晶片,它可以在數千種產品中找到,例如計算機,智慧型手機,設備,遊戲硬體和醫療設備。關鍵要點半導體存在於成千上萬種電子產品中,是一種導電性比絕緣子高但比純導體少的材料。半導體有四種基本類型。
  • 中國半導體不再被「卡脖子」,從材料開始,解密十大新材料替代現狀
    ▲中國近年佔全球半導體銷售額情況(十億美元)▲2016~2021 年全球半導體各應用市場的年複合增速預測然而雖然中國市場巨大,但是在半導體領域目前仍然處於關鍵器件被海外「卡脖子」的狀態。在 2019 年華為事件後,中國已經開始加速國產鏈的重塑,幾乎所有科技龍頭,甚至部分海外龍頭也在加快國產鏈公司導入。
  • 什麼是第三代半導體?一、二、三代半導體什麼區別?
    什麼是第三代半導體?一、二、三代半導體什麼區別? 什麼是第三代半導體? 第三代半導體是以碳化矽SiC、氮化鎵GaN為主的寬禁帶半導體材料,具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率、可承受大功率等特點。 一、二、三代半導體什麼區別? 一、材料 第一代半導體材料,發明並實用於20世紀50年代,以矽(Si)、鍺(Ge)為代表,特別是矽,構成了一切邏輯器件的基礎。
  • 3分鐘看懂為什麼要去月球挖土 這到底有多難?
    3分鐘看懂為什麼要去月球挖土 這到底有多難?時間:2020-11-24 23:00   來源:今日頭條   責任編輯:毛青青 川北在線核心提示:原標題:3分鐘看懂為什麼要去月球挖土 這到底有多難?   原標題:3分鐘看懂為什麼要去月球挖土 這到底有多難?     11月24日4時30分,我國在中國文昌航天發射場,用長徵五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器,順利將探測器送入預定軌道,開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。
  • 功率半導體氧化鎵到底是什麼
    目前,以碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的第三代化合物半導體受到的關注度越來越高,它們在未來的大功率、高溫、高壓應用場合將發揮傳統的矽器件無法實現的作用。
  • 一文看懂亞太四大半導體市場的崛起
    韓國擁有超過20,000家半導體相關企業,包括369家集成電路企業, 2,650家半導體設備企業以及4,078家半導體材料企業。一家標準的半導體廠商周圍通常聚集多家配套企業。經過層層外包和分包, 體量龐大的半導體產業鏈在韓國應運而生, 形成龍仁市和利川市等半導體產業城市群, 支持韓國整個半導體產業不斷發展壯大。韓國已超越日本和中國臺灣, 成為繼美國之後的第二大半導體強國。
  • 半導體是什麼?半導體行業有哪些大公司
    什麼是半導體半導體( 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應用。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,在商業應用上最具有影響力的一種。
  • 究竟什麼是半導體?
    一年後,日後半導體行業的開山鼻祖---仙童半導體公司成立了,並很快獲得了 IBM公司的第一張訂單---用於電腦存儲器上的100個矽電晶體。八位英才也以「仙童八叛徒」 (Traitorous Eight)之名留史。也就是說,從行業的一開始,風險投資就是重要環節。仙童半導體公司被公認為是矽谷第一家具有現代化意味的初創企業。
  • 一文看懂半導體檢測設備
    半導體檢測貫穿整個半導體製造過程,可避免製造損失的指數式增長。隨著半導體技術的迅速發展,行業設計能力和製造能力都有了很大的提高,這一方面使得半導體實現的功能日益強大,另一方面其內部結構的複雜度也不斷提高,檢驗測試面臨越來越多的挑戰。