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硅 等半导体

2020-09-30知识7

\ 单晶硅是制造半导体的重要材料,需要在单晶硅中掺入微量的第ЩA族元素,才能形成P型半导体,掺入微量的第VA族元素,形成N型半导体。

为什么芯片要用硅作为半导体材料,而不用其他的? 理论上所有2113半导体都可以作为5261芯片材料,但是硅的性质稳定、容易4102提纯、储存量巨大等等性质,1653是所有半导体材料中,最适合做芯片的。在晶体管(二极管、三极管等等)未发明之前,初期电子计算机使用的是电子管,但是电子管体积巨大、功耗高、寿命短;人类第一台电子计算机使用18000个电子管,重30吨,占地150平方米,耗电功率高达150千瓦,但是其运算能力远远赶不上如今的一台掌上计算机。后来科学家发明了晶体管,晶体管功耗低、体积小且寿命长,最早的晶体管是使用半导体材料锗来制作的,从此微电子出现在人们视野当中。晶体管可以简单地理解为一种微型的开关,根据不同的组合设计,具有整流、放大、开关、稳压等等功能;制作晶体管的关键就是半导体材料,因为半导体材料一般具有特殊性质,比如硅掺入磷元素可以形成N型半导体,掺入硼元素可以形成P型半导体。我们把N型半导体和P型半导体进行组合,可以形成PN结,这是电子芯片当中的重要结构,我们把各种结构进行组合,就可以完成特定的逻辑运算(比如与门、或门、非门等等)。理论上,所有的半导体材料都可以作为芯片材料,但是芯片对材料的要求极高,所以真正适合做芯片的半导体材料并不多,比如硅、。

为什么用高纯度硅制作半导体材料? 高纯度硅的优势 早期的半导体材料是用锗的,因为那时候硅的提纯技术还不够成熟。当年基尔比做的第一颗IC就是在锗上做的。后来,当硅提纯成熟以后硅就替代锗成为了主要的。

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