什么是半导体?带你了解半导体的历史 _生活知识

半导体是一种材料，它对电流的反应方式具有某些独特的特性。这种材料对一个方向电流流动的阻力比另一个方向电流流动的阻力小得多。半导体的导电性介于良导体(如铜)和绝缘体(如橡胶)之间。因此，用了半导体的名字。半导体也是一种材料，它的导电性可以通过温度、应用场或添加杂质的变化而改变(称为掺杂) 。
虽然半导体不是一项发明，也没有人发明半导体，但有许多发明都是半导体器件。半导体材料的发现使电子学领域取得了巨大而重要的进步。我们需要半导体来实现计算机和计算机部件的小型化。我们需要半导体来制造电子部件，如二极管、晶体管和许多光伏电池。
半导体材料包括元素硅和锗，以及化合物砷化镓、硫化铅或磷化铟。还有许多其他的半导体。甚至某些塑料也可以半导体化，使塑料发光二极管(led)变得灵活，可以被塑造成任何想要的形状。
像铜、银、铝、铁等金属的导电能力很强，就叫做导体。而塑料、玻璃、橡胶、瓷器等几乎不导电，就称为绝缘体。还有一类物质的导电能力介于导体和绝缘体之间，这就是半导体。半导体的导电能力还会随物理因素的改变而改变:在极低温度下，纯净的半导体像绝缘体一样不会导电。然而在较高的温度下，或者有光照射时,或者掺入一定杂质后，半导体的导电能力就大大增强，可以接近金属的导电性能。人们就利用半导体的这个性质来制作各种半导体器件和集成电路，运用到电子技术的各个地方。硅和锗是现在应用最为广泛的两种半导体元素。
为什么导体、半导体、绝缘体的导电能力天差地别呢?这是由于它们物质结构的不同。我们知道，物质是由原子组成的，原子内的电子绕着原子核运动，无论是导体、半导体，还是绝缘体,里面都有大量的电子。在金属中,电子受到原子核的吸引很微弱，有大量的电子可以自由运动，所以，金属中的电子叫自由电子。一旦加上电场，金属中的自由电子统一受到电场指挥,都向一个方向运动，于是就形成了电流。可是，在绝缘体中，带负电的电子要受到带正电的原子核吸引，不能随便离开，像掉进了一个“陷阱”里。如果电子受到原子核的束缚很强，就好像“陷阱”很深，电子就无法“脱身”变为自由电子，也就形成不了电流。

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半导体的情况介于上述两种情形之间。在低温时，电子受到原子核的束缚不能导电，但它受到的束缚比绝缘体中电子受到束缚要弱一些。随着温度升高，电子运动加剧，一部分电子就会挣脱开束缚，变成自由电子参加导电。温度越高，挣脱束缚的电子越多，导电能力就越强。用光照的方法同样可以给电子提供能量，使之挣脱束缚，从而改变半导体的导电能力。
掺杂是增强半导体导电能力最重要的一个手段，仅仅掺入百万分之一的杂质，就能使半导体导电能力提高100万倍以上。硅原子有四个价电子，如果在里面掺人少量的磷或砷等杂质，因为磷和砷都有五个价电子，它们取代一个硅原子的位置就可以多出一个电子，这个电子就能参加导电，这种掺杂的半导体称为n型半导体。如果掺杂的是只有三个价电子的硼或铟，就会缺少一个电子，多出一个带正电的空穴，正是这个带正电的空穴参加导电，这种掺杂的半导体称为p型半导体。n型半导体和p型半导体接触形成一个pn结，利用pn结可以做成电阻、二极管、三极管等半导体元件，利用这些半导体元件又可以进一步构成各种电路。可见，半导体材料在电子技术中的地位是十分重要的。

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