半导体的作用

半导体的作用是成为信息处理的元件材料。目前世界上很多电子产品，如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力。半导体还可以制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。集成电路它是半导体技术发展中最活跃的一个领域，已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管，可在一片硅片上制成一台微信息处理器，或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗，并使信息处理速度达到微微秒级。微波器件半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段，发射器件的功率已达到数瓦，人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。电子器件半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是：光通信、数码显示、图像接收、光集成等。

半导体是电子元件的主要原材料。它以硅、砷、锗、镓等为半导体材料，是一种介于导体和绝缘体之间的材料，是所有电子元件生产的最佳材料，其导电性能随温度升高而增加，与金属导体的性能相反，使用电子三极管，可产生电子频率放大和缩小的功能，常用的电子三极管有PNP和NPN。现代它的用途非常广泛，如1c集成电路、手机芯片、电子二极管、晶体管、电阻、电子元件等，制成的晶体管通常被称为锗管、硅管型，随着科学家对半导体材料的不断开发，新材料如砷化镓，用它开发的微波和光电电子元件都促进了现代微波和光电技术的发展。

导体是通电的，绝缘体是不通电的。介于两者之间的是半导体。你可以在初中化学的周期表中看到它。具体来说就是半导体。举个例子。普通铜线可以通电，但通电的能量不易控制，绝缘体不通电，但也不易控制绝缘程度。半导体本身就介于两者之间。其优点是，人们可以控制它的带电程度。

现在大多数电子产品都是由硅半导体制成的，常用的有，二极管、音频、晶闸管、自动控制的各种传感器（光、磁、力温度...）、显示屏、集成电路等。半导体中的杂质对电阻率的影响非常大，但如果在具有晶体结构的半导体中人为地掺入特定的杂质元素，其导电性是可以控制的。有了半导体，才有了晶体管，有了晶体管，才有了集成电路，半导体是集成电路的基础。应用最广泛、商业上最成功的半导体材料是硅。在集成电路的平面工艺中，硅更容易实现氧化、光刻、扩散等工艺，更方便集成，其性能也更容易控制。

在可预见的将来，单晶硅仍是电子工业的首选材料，但砷化镓这位半导体家族新秀已迅速成长为仅次于硅的重要半导体电子材料。砷化镓在当代光电子产业中发挥着重要的作用，其产品的50%应用在军事、航天方面，30%用于通信方面，其余的用于计算机和测试仪器。

砷化镓材料的特殊结构使其具备吸引人的优良特性。根据量子力学原理，电子的有效质量越小，它的运动速度就越快，而砷化镓中电子的有效质量是自由电子质量的1/15，只有硅电子的1/3。用砷化镓制成的晶体管的开关速度，比硅晶体管快1～4倍，用这样的晶体管可以制造出速度更快、功能更强的计算机。因为砷化镓的电子运动速度很高，用它可以制备工作频率高达1010赫兹的微波器件，在卫星数据传输、通信、军用电子等方面具有关键性作用。实际上，以砷化镓为代表的Ⅲ—Ⅳ族半导体，其最大特点是其光电特性，即在光照或外加电场的情况下，电子激发释放出光能。它的光发射效率比其他半导体材料高，用它不仅可以制作发光二极管、光探测器，还能制作半导体激光器，广泛应用于光通信、光计算机和空间技术，开发前景令人鼓舞。

与任何半导体材料一样，砷化镓材料对于杂质元素十分敏感，必须精细纯化。和硅、锗等元素半导体不同的是它还要确保准确的化学配比，否则将影响材料的电学性质。

基于以上原因，砷化镓单晶的制备工艺复杂，成本高昂。我国曾在人造卫星上利用微重力条件进行砷化镓单晶的生长，取得了成功。此外，薄膜外延生长技术，可以精确控制单晶薄膜的厚度和电阻率，在制备半导体材料和器件中越来越受到重视。

短短十几年，仅美国研究和开发的砷化镓产品已逾千种。根据90年代末国际砷化镓集成电路会议的预测，砷化镓集成电路的市场销售额将每年翻一番，形成数十亿美元的规模。砷化镓及其代表的Ⅲ—Ⅳ族化合物半导体家族均身怀绝技，有待于进一步开发。

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