什麼是半導體

(A)導體=Conductor=可以使電流導通的物體或材料,通常是金屬

(B)半導體=Semiconductor=只在有單方向可以使電流導通的物體或材料,如電子學
中之二極體 , 因它有PN junction。


介於導體與非導體間之物質（如矽或鍺），故其導電性居於金屬與絕緣體之間，並隨溫度而增加。半導體材料，呈中度至高度之電阻性（視製造之際所摻雜之物質而定）。純半導體材料( 稱為內質半導體），導電性低；若於其中添加特定類型之雜質原子（成為外質半導體），則可大為增加其導電性。施體雜質（５價）可大量增加電子數目，而產生負型半導體；受體雜質（３價）則大量增加電洞數目，而產生正型半導體。此種外質半導體之導電性，端視其中雜質之類型及總量而定。不同導電性之半導體若經集合一起，可形成各種接面； 此即為半導體裝置（供作電子組件使用）之基礎。半導體一詞，亦常意指此類裝置本身（如電晶體、積體電路等）。

------------------------------------------------------------

以導電性來說，應該知道有所謂的導體和絕緣體；而介於兩者之間，導電性比金屬導體小很多，卻比絕緣體來得好的物質，就叫做『半導體』或『半金屬』。

一般而言，矽（Si）是最常用的半導體材料，在矽中摻入微量的砷（As）、磷（P）或硼（B），就能改變矽的導電特性，形成ｎ型（負性）或ｐ型（正性）半導體。ｎ型？ｐ型？是什麼意思呢？下面簡單說明：

矽原子的最外層有四個電子，純矽原子間以共價（共用電子）的方式，形成一相當穩定的狀態。由於缺少自由電子，因此，純矽的導電性極差。

但是，如果我們在純矽中摻入（doping）少許的砷或磷（最外層有五個電子），就會多出一個自由電子，這樣就形成ｎ型半導體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有三個電子），就反而少了一個電子，而形成一個電洞，這樣就形成ｐ型半導體（少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷）。此時若在矽晶兩端加電壓，就能使電子產生自由移動而顯著地增加其導電性。

除了ｎ型和ｐ型半導體，如果把兩者連接起來，在它們的接合面會有特殊情形產生，我們把這個面稱為ｐ-ｎ型接面（ｐ-ｎ junction）。一般熟知的電晶體、二極體等電子元件，就是利用ｐ-ｎ型接面而形成的。

半導體的重要性，在於我們可以利用改變半導體的電容，製成各種半導體元件，而使得電子工業、光學工業和能量系統都產生重大改進（如雷射、太陽能電池），近年來更廣泛運用在電腦的晶片中。

半導體<semicondcctor>,顧名思義,是導電力介於金屬等導體和玻璃等飛導電體的物質.若以導電率來看,半導體大致位於1e3-10(ohm-cm)間<這只是概分>.是溫下鋁的電阻係數為2.5e-6 ohm-cm,而玻璃則幾乎無限大.會有這種現象是因為物質內部電子分布在不同的能量範圍<或稱能帶>內,其中可讓電子自由移動的能帶稱為導電帶,除非導帶內有電子可自由活動,否則物質將無法經由電子來傳導電流.其他能帶<導電帶>的電子必須要克服能量障礙<指能隙>躍升致電導電帶後,方可成為導電電子.例如玻璃,即是因為這能隙太大,使得電子再是溫下無法躍至導電帶後自由活動,所以是非導體.

至於半導體,其能量障礙不是很大,低於非導體,所以在高溫,照光等給予能量的狀況或是地加入一些可減小能量障礙的元素,便可以改變其電阻值,成為電的良導體.電子工業是利用半導體這種可隨環境,參質的加入等而改變其導電能力的特性,發展出多項的應用產品.

半導體的材料又可分為元素半導體及化合物半導體.元素半導體是由一元素所組成的半導體,如Si,Ge等;化合物半導體則是兩種以上的元素所組成的半導體,如GaAs,Zns等,常運用於光電或高速元件中.

半導體的原理:
1. 導電性介於導體和半導體之間的物體,稱為半導體 2. 此物體需要高溫和高電量才能通電的物體. 3.在溫度是0和電導率是0,當溫度上升後,價能帶內的電子,由於熱激發躍進到導帶,致使導帶內充滿一些電子,導電率隨之增加----------這就是半導體.



#半導體的特性:
1. 溫度上升電阻下降的特性
2. 整流效應
3 光伏特效應
4. 光電導效應

半導體係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，如電腦、流動電話或是數碼錄放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。

材料的導電性是由「傳導帶」（conduction band）中含有的電子數量決定。當電子從「價帶」（valence band）獲得能量而跳躍至「導電帶」時，電子就可以在帶間任意移動而導電。一般常見的金屬材料其導電帶與價電帶之間的「能隙」非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至導電帶而導電，而絕緣材料則因為能隙很大（通常大於9電子伏特），電子很難跳躍至導電帶，所以無法導電。

一般半導體材料的能隙約為1至3電子伏特，介於導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發，或是改變其能隙之間距，此材料就能導電。

半導體通過電子傳導或電洞傳導的方式傳輸電流。電子傳導的方式與銅線中電流的流動類似，即在電場作用下高度離子化（ionization）的原子將多餘的電子向著負離子化程度比較低的方向傳遞。電洞導電則是指在正離子化的材料中，原子核外由於電子缺失形成的「電洞」，在電場作用下，電洞被少數的電子補入而造成電洞移動所形成的電流（一般稱為正電流）。

材料中載子（carrier）的數量對半導體的導電特性極為重要。這可以通過在半導體中有選擇的加入其他「雜質」（三、五族元素）來控制。如果我們在純矽中摻雜（doping）少許的砷或磷（最外層有五個電子），就會多出一個自由電子，這樣就形成N型半導體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有三個電子），就反而少了一個電子，而形成一個電洞（電洞），這樣就形成P型半導體（少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷）。

概觀[編輯]
半導體和絕緣體之間的差異主要來自兩者的能帶（band）寬度不同。絕緣體的能帶比半導體寬，意即絕緣體價帶中的載子必須獲得比在半導體中更高的能量才能跳過能帶，進入傳導帶中。室溫下的半導體導電性有如絕緣體，只有極少數的載子具有足夠的能量進入傳導帶。因此，對於一個在相同電場下的純質半導體（intrinsic semiconductor）和絕緣體會有類似的電特性，不過半導體的能帶寬度小於絕緣體也意味著半導體的導電性更容易受到控制而改變。

純質半導體的電氣特性可以藉由植入雜質的過程而永久改變，這個過程通常稱為「摻雜」（doping）。依照摻雜所使用的雜質不同，摻雜後的半導體原子周圍可能會多出一個電子或一個電洞，而讓半導體材料的導電特性變得與原本不同。如果摻雜進入半導體的雜質濃度夠高，半導體也可能會表現出如同金屬導體般的電性。在摻雜了不同極性雜質的半導體接面處會有一個內建電場（built-in electric field），內建電場和許多半導體元件的操作原理息息相關。

除了藉由摻雜的過程永久改變電性外，半導體亦可因為施加於其上的電場改變而動態地變化。半導體材料也因為這樣的特性，很適合用來作為電路元件，例如電晶體。電晶體屬於主動式的（有源）半導體元件（active semiconductor devices），當主動元件和被動式的（無源）半導體元件（passive semiconductor devices）如電阻器（resistor）或是電容器（capacitor）組合起來時，可以用來設計各式各樣的積體電路產品，例如微處理器。

當電子從傳導帶掉回價帶時，減少的能量可能會以光的形式釋放出來。這種過程是製造發光二極管（light-emitting diode, LED）以及半導體雷射（semiconductor laser）的基礎，在商業應用上都有舉足輕重的地位。而相反地，半導體也可以吸收光子，透過光電效應而激發出在價帶的電子，產生電訊號。這即是光探測器（photodetector）的來源，在光纖通訊（fiber-optic communications）或是太陽能電池（solar cell）的領域是最重要的元件。

半導體有可能是單一元素組成，例如矽。也可以是兩種或是多種元素的化合物（compound），常見的化合物半導體有砷化鎵（gallium arsenide, GaAs）或是磷化鋁銦鎵（aluminium gallium indium phosphide, AlGaInP）等。合金（alloy）也是半導體材料的來源之一，如鍺矽（silicon germanium, SiGe）或是砷化鎵鋁（aluminium gallium arsenide, AlGaAs）等。

半導體是指常溫下其導電性介於導體和絕緣體之間的材料。
主要的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵、硅鍺複合材料等。

半導體係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，如電腦、行動電話或是數位錄放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。

材料的導電性是由「傳導帶」（conduction band）中含有的電子數量決定。當電子從「價帶」（valence band）獲得能量而跳躍至「導電帶」時，電子就可以在帶間任意移動而導電。一般常見的金屬材料其導電帶與價電帶之間的「能隙」非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至導電帶而導電，而絕緣材料則因為能隙很大（通常大於9電子伏特），電子很難跳躍至導電帶，所以無法導電。

一般半導體材料的能隙約為1至3電子伏特，介於導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發，或是改變其能隙之間距，此材料就能導電。

半導體通過電子傳導或電洞傳導的方式傳輸電流。電子傳導的方式與銅線中電流的流動類似，即在電場作用下高度離子化（ionization）的原子將多餘的電子向著負離子化程度比較低的方向傳遞。電洞導電則是指在正離子化的材料中，原子核外由於電子缺失形成的「電洞」，在電場作用下，電洞被少數的電子補入而造成電洞移動所形成的電流（一般稱為正電流）。

材料中載子（carrier）的數量對半導體的導電特性極為重要。這可以通過在半導體中有選擇的加入其他「雜質」（三、五族元素）來控制。如果我們在純矽中摻雜（doping）少許的砷或磷（最外層有五個電子），就會多出一個自由電子，這樣就形成N型半導體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有三個電子），就反而少了一個電子，而形成一個電洞（電洞），這樣就形成P型半導體（少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷）。

半導體

電阻介於導體和絕緣體之間的材料。電子藉原子熱運動獲得能量，從價帶躍遷至導帶，使電流藉電子或空穴傳導。矽和鍺是最重要的半導體，它們被廣泛應用在電子零件和集成電路上，是現代電子學不可缺少的材料。