什(shén)麼(me)是(shì)半導體(tǐ)材料核心(xīn)特(tè)性

最核心(xīn)的(de)四(sì)大(dà)特(tè)性

1. 可(kě)控制的(de)導電(diàn)性 - 最根(gēn)本(běn)的(de)特(tè)性
这(zhè)是(shì)半導體(tǐ)所(suǒ)有應(yìng)用(yòng)的(de)基礎。其(qí)導電(diàn)性不(bù)像導體(tǐ)（總(zǒng)是(shì)導電(diàn)）或(huò)絕緣體(tǐ)（幾(jǐ)乎不(bù)導電(diàn)）那(nà)樣(yàng)固定(dìng)，而(ér)是(shì)可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)外(wài)部(bù)条(tiáo)件(jiàn)進(jìn)行精确、靈活的(de)控制。
本(běn)質(zhì)（本(běn)征）半導體(tǐ)：純度(dù)极(jí)高(gāo)的(de)半導體(tǐ)材料（如(rú)矽），在(zài)絕对(duì)零(líng)度(dù)时像絕緣體(tǐ)。但在(zài)室(shì)温(wēn)下(xià)，少(shǎo)數電(diàn)子会(huì)獲得足夠能量(liàng)躍遷到(dào)導带(dài)，同(tóng)时留下(xià)“空(kōng)穴”，産生(shēng)數量(liàng)很少(shǎo)但相等的(de)電(diàn)子-空(kōng)穴对(duì)，因(yīn)此(cǐ)有微弱(ruò)的(de)導電(diàn)性。
摻雜（技術(shù)核心(xīn)）：通(tòng)过(guò)向純淨半導體(tǐ)中(zhōng)摻入微量(liàng)特(tè)定(dìng)雜質(zhì)，可(kě)以(yǐ) dramatically（极(jí)大(dà)地(dì)）改變(biàn)其(qí)導電(diàn)能力和(hé)類(lèi)型。
N型半導體(tǐ)：摻入提(tí)供“額外(wài)”電(diàn)子的(de)雜質(zhì)（如(rú)磷摻入矽）。電(diàn)子成为(wèi)多(duō)數载(zài)流子，導電(diàn)性增強(qiáng)。
P型半導體(tǐ)：摻入能“接受”電(diàn)子的(de)雜質(zhì)（如(rú)硼摻入矽），産生(shēng)大(dà)量(liàng)空(kōng)穴。空(kōng)穴成为(wèi)多(duō)數载(zài)流子，導電(diàn)性增強(qiáng)。
重(zhòng)要(yào)性：通(tòng)过(guò)摻雜，我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)“定(dìng)制”半導體(tǐ)的(de)導電(diàn)性，这(zhè)是(shì)制造二(èr)极(jí)管(guǎn)、晶體(tǐ)管(guǎn)等所(suǒ)有器件(jiàn)的(de)基礎。
2. 光(guāng)敏性與(yǔ)热(rè)敏性
半導體(tǐ)的(de)導電(diàn)性会(huì)随外(wài)部(bù)环(huán)境（如(rú)光(guāng)照、温(wēn)度(dù)）的(de)變(biàn)化(huà)而(ér)靈敏地(dì)改變(biàn)。
光(guāng)敏性：當光(guāng)照射到(dào)半導體(tǐ)时，如(rú)果(guǒ)光(guāng)子能量(liàng)足夠大(dà)（大(dà)于其(qí)禁带(dài)宽(kuān)度(dù)），就(jiù)能将價带(dài)中(zhōng)的(de)電(diàn)子激發(fà)到(dào)導带(dài)，産生(shēng)額外(wài)的(de)電(diàn)子-空(kōng)穴对(duì)，從而(ér)显著增強(qiáng)其(qí)導電(diàn)性。
應(yìng)用(yòng)：光(guāng)電(diàn)探測器、太阳能電(diàn)池、摄像头(tóu)CMOS/CCD傳感(gǎn)器。
热(rè)敏性：温(wēn)度(dù)升(shēng)高(gāo)会(huì)使更(gèng)多(duō)電(diàn)子獲得能量(liàng)從價带(dài)躍遷到(dào)導带(dài)，同(tóng)樣(yàng)会(huì)增加電(diàn)子-空(kōng)穴对(duì)的(de)數量(liàng)，導致(zhì)導電(diàn)性增強(qiáng)（電(diàn)阻降低(dī)）。这(zhè)與(yǔ)金(jīn)屬相反(fǎn)（金(jīn)屬升(shēng)温(wēn)電(diàn)阻增大(dà)）。
應(yìng)用(yòng)：热(rè)敏電(diàn)阻（用(yòng)于温(wēn)度(dù)測量(liàng)和(hé)控制）。
3. 整流效應(yìng) - PN結的(de)單向導電(diàn)性
當把(bǎ)一块(kuài)P型半導體(tǐ)和(hé)一块(kuài)N型半導體(tǐ)結合在(zài)一起(qǐ)时，在(zài)它(tā)们(men)的(de)交界處(chù)就(jiù)会(huì)形成一个(gè)具有神奇特(tè)性的(de)區(qū)域——PN結。
單向導電(diàn)性：
正(zhèng)向偏壓：P區(qū)接正(zhèng)极(jí)，N區(qū)接负极(jí)。外(wài)部(bù)電(diàn)场(chǎng)削弱(ruò)了(le)PN結的(de)內(nèi)建電(diàn)场(chǎng)，電(diàn)流可(kě)以(yǐ)順利通(tòng)过(guò)。
反(fǎn)向偏壓：P區(qū)接负极(jí)，N區(qū)接正(zhèng)极(jí)。外(wài)部(bù)電(diàn)场(chǎng)增強(qiáng)了(le)PN結的(de)內(nèi)建電(diàn)场(chǎng)，幾(jǐ)乎阻止電(diàn)流通(tòng)过(guò)（只有微小的(de)反(fǎn)向饱和(hé)電(diàn)流）。
重(zhòng)要(yào)性：这(zhè)是(shì)二(èr)极(jí)管(guǎn)的(de)工作(zuò)原理(lǐ)。二(èr)极(jí)管(guǎn)是(shì)現(xiàn)代(dài)電(diàn)子電(diàn)路(lù)中(zhōng)最基本(běn)的(de)元(yuán)件(jiàn)之(zhī)一，用(yòng)于整流（交流變(biàn)直流）、检波(bō)、穩壓等。
4. 放(fàng)大(dà)與(yǔ)開(kāi)關(guān)效應(yìng) - 晶體(tǐ)管(guǎn)的(de)基礎
通(tòng)过(guò)巧妙設计两(liǎng)个(gè)或(huò)多(duō)个(gè)PN結（如(rú)NPN或(huò)PNP結構），可(kě)以(yǐ)制造出晶體(tǐ)管(guǎn)。放(fàng)大(dà)作(zuò)用(yòng)：用(yòng)一个(gè)微小的(de)输入電(diàn)流或(huò)電(diàn)壓（作(zuò)用(yòng)于基极(jí)），去(qù)控制一个(gè)大(dà)的(de)输出電(diàn)流（從集電(diàn)极(jí)到(dào)發(fà)射极(jí)），實(shí)現(xiàn)信(xìn)号(hào)的(de)放(fàng)大(dà)。
開(kāi)關(guān)作(zuò)用(yòng)：通(tòng)过(guò)控制基极(jí)的(de)微小電(diàn)流，可(kě)以(yǐ)像水(shuǐ)龍头(tóu)一樣(yàng)，控制集電(diàn)极(jí)和(hé)發(fà)射极(jí)之(zhī)間(jiān)電(diàn)流的(de)“通(tòng)”與(yǔ)“斷”，对(duì)應(yìng)數字(zì)電(diàn)路(lù)中(zhōng)的(de)“1”和(hé)“0”。
重(zhòng)要(yào)性：放(fàng)大(dà)效應(yìng)是(shì)模拟電(diàn)路(lù)（如(rú)放(fàng)大(dà)器）的(de)基礎；開(kāi)關(guān)效應(yìng)是(shì)數字(zì)電(diàn)路(lù)（CPU、內(nèi)存）的(de)基石(dàn)。數十(shí)亿(yì)个(gè)晶體(tǐ)管(guǎn)通(tòng)过(guò)高(gāo)速開(kāi)關(guān)，構成了(le)所(suǒ)有计算設備的(de)邏輯基礎。
根(gēn)源：能带(dài)理(lǐ)論
上(shàng)述所(suǒ)有宏觀特(tè)性，都源于半導體(tǐ)內(nèi)部(bù)的(de)微觀量(liàng)子結構——能带(dài)結構。
價带(dài)：被(bèi)電(diàn)子填滿的(de)能量(liàng)带(dài)。
導带(dài)：基本(běn)空(kōng)着的(de)能量(liàng)带(dài)，電(diàn)子在(zài)其(qí)中(zhōng)可(kě)以(yǐ)自(zì)由(yóu)運動(dòng)而(ér)導電(diàn)。
禁带(dài)：價带(dài)和(hé)導带(dài)之(zhī)間(jiān)的(de)能量(liàng)間(jiān)隙。禁带(dài)宽(kuān)度(dù)是(shì)半導體(tǐ)的(de)“身(shēn)份證”。
導體(tǐ)：導带(dài)和(hé)價带(dài)重(zhòng)疊，沒(méi)有禁带(dài)，電(diàn)子可(kě)自(zì)由(yóu)移動(dòng)。
絕緣體(tǐ)：禁带(dài)非(fēi)常宽(kuān)（>5eV），電(diàn)子极(jí)難躍遷。
半導體(tǐ)：禁带(dài)宽(kuān)度(dù)适中(zhōng)（通(tòng)常在(zài)1-3eV左(zuǒ)右(yòu)），在(zài)热(rè)、光(guāng)或(huò)電(diàn)场(chǎng)的(de)激發(fà)下(xià)，部(bù)分(fēn)電(diàn)子可(kě)以(yǐ)跨越禁带(dài)，從而(ér)導電(diàn)。
總(zǒng)結：
半導體(tǐ)材料的(de)核心(xīn)特(tè)性可(kě)以(yǐ)概括为(wèi)：基于其(qí)适中(zhōng)的(de)“禁带(dài)宽(kuān)度(dù)”，通(tòng)过(guò)“摻雜”技術(shù)實(shí)現(xiàn)導電(diàn)性的(de)精确控制，並(bìng)表現(xiàn)出“光(guāng)敏/热(rè)敏”、“整流”和(hé)“放(fàng)大(dà)/開(kāi)關(guān)”等革(gé)命性效應(yìng)。 正(zhèng)是(shì)这(zhè)些(xiē)特(tè)性的(de)組合，使我(wǒ)们(men)能夠制造出從簡單的(de)二(èr)极(jí)管(guǎn)到(dào)复雜的(de)微處(chù)理(lǐ)器的(de)所(suǒ)有現(xiàn)代(dài)電(diàn)子器件(jiàn)。