为何选硅做半导体材料？多角度分析。

（1）热敏性 半导体材料的电阻率与温度有密切的关系。温度升高，半导体的电阻率会明显变小。例如纯锗（Ge），温度每升高10度，其电阻率就会减少到原来的一半。

（2）光电特性 很多半导体材料对光十分敏感，无光照时，不易导电；受到光照时，就变的容易导电了。例如，常用的硫化镉半导体光敏电阻，在无光照时电阻高达几十兆欧，受到光照时电阻会减小到几十千欧。半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”。利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等。

近年来广泛使用着一种半导体发光器件--发光二极管，它通过电流时能够发光，把电能直接转成光能。目前已制作出发黄，绿，红，蓝几色的发光二极管，以及发出不可见光红外线的发光二极管。

另一种常见的光电转换器件是硅光电池，它可以把光能直接转换成电能，是一种方便的而清洁的能源。

（3）搀杂特性 纯净的半导体材料电阻率很高，但掺入极微量的“杂质”元素后，其导电能力会发生极为显著的变化。例如，纯硅的电阻率为214×1000欧姆/厘米，若掺入百万分之一的硼元素，电阻率就会减小到0.4欧姆/厘米。因此，人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素，精确控制它的导电能力，用以制作各种各样的半导体器件

半导体的导电性能比导体差而比绝缘体强。实际上，半导体与导体、绝缘体的区别在不仅在于导电能力的不同，更重要的是半导体具有独特的性能（特性）。

1． 在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质，半导体的导电性能就会成百万倍的增加—-这是半导体最显著、最突出的特性。例如，晶体管就是利用这种特性制成的。

2． 当环境温度升高一些时，半导体的导电能力就显著地增加；当环境温度下降一些时，半导体的导电能力就显著地下降。这种特性称为“热敏”，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。

3． 当有光线照射在某些半导体时，这些半导体就像导体一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏”。例如，用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等，就是利用半导体的光敏特性制成的。

由此可见，温度和光照对晶体管的影响很大。因此，晶体管不能放在高温和强烈的光照环境中。在晶体管表面涂上一层黑漆也是为了防止光照对它的影响。最后，明确一个基本概验：所谓半导体材料，是一种晶体结构的材料，故“半导体”又叫“晶体”。

P性半导体和N型半导体----前面讲过，在纯净的半导体中加入一定类型的微量杂质，能使半导体的导电能力成百万倍的增加。加入了杂质的半导体可以分为两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生大量的带负电荷的自由电子，这种半导体叫做“N型半导体”（也叫“电子型半导体”）；另一种杂质加到半导体中后，会产生大量带正电荷的“空穴”，这种半导体叫“P型半导体”（也叫“空穴型半导体”）。例如，在纯净的半导体锗中，加入微量的杂质锑，就能形成N型半导体。同样，如果在纯净的锗中，加入微量的杂质铟，就形成P型半导体。

一个PN结构成晶体二极管----设法把P型半导体（有大量的带正电荷的空穴）和N型半导体（有大量的带负电荷的自由电子）结合在一起，见图1所示。

图1

在P型半导体的N型半导体相结合的地方，就会形成一个特殊的薄层，这个特殊的薄层就叫“PN结”。晶体二极管实际上就是由一个PN结构成的（见图1）。

例如，收音机中应用的晶体二极管，其触丝（即触针）部分相当于P型半导体，N型锗片就是N型半导体，他们之间的接触面就是PN结。P端（或P端引出线）叫晶体二极管的正端（也称正极）。N端（或N端引出线）叫晶体二极管的负端（也称负极）。

如果像图2那样，把正端连接电池的正极，把负端接电池的负极，这是PN结的电阻值就小到只有几百欧姆了。因此，通过PN结的电流（I=U/R）就很大。这样的连接方法（图2a）叫“正向连接”。正向连接时，晶体管二极管（或PN结）两端承受的电压叫“正向电压”；处在正向电压下，二极管（或PN结）的电阻叫“正向电阻”，在正向电压下，通过二极管（或PN结）的电流叫“正向电流”。很明显，因为晶体二极管的正向电阻很小（几百欧姆），在一定正向电压下，正向电流（I=U/R）就会很大----这表明在正向电压下，二极管（或PN结）具有像导体一样的导电本领。

图2a 图2b

反过来，如果把P端接到电池的负极，N端接到电池的正极（见图2b）。这时PN结的电阻很大（大到几百千殴），电流（I=U/R）几乎不能通过二极管，或者说通过的电流很微弱。这样的连接方法叫“反向连接”。反向连接时，晶体管二极管（或PN结）两端承受的电压叫“反向电压”；处在反向电压下，二极管（或PN结）的电阻叫“反向电阻”，在反向电压下，通过二极管（或PN结）的电流叫“反向电流”。显然，因为晶体二极管的正向电阻很大（几百千欧姆），在一定的反向电压下，正向电流（I=U/R）就会很小，甚至可以忽略不计，----这表明在一定的反向电压下，二极管（或PN结）几乎不导电。

上叙实验说明这样一个结论：晶体二极管（或PN结）具有单向导电特性。

晶体二极管用字母“D”代表，在电路中常用图3的符号表示，即表示电流（正电荷）只能顺着箭头方向流动，而不能逆着箭头方向流动。图3是常用的晶体二极管的外形及符号。

图3

利用二极管的单向导电性可以用来整流（将交流电变成直流电）和检波（从高频或中频电信号取出音频信号）以及变频（如把高频变成固定的中频465千周）等。

PN结的极间电容----PN结的P型和N型两快半导体之间构成一个电容量很小的电容，叫做“极间电容”（如图4所示）。由于电容抗随频率的增高而减小。所以，PN结工作于高频时，高频信号容易被极间电容或反馈而影响PN结的工作。但在直流或低频下工作时，极间电容对直流和低频的阻抗很大，故一般不会影响PN结的工作性能。PN结的面积越大，极间电容量越大，影响也约大，这就是面接触型二极管（如整流二极管）和低频三极管不能用于高频工作的原因

硅脂和硅胶只差个字，而且都是导热材料，不过它们的特性还是有比较大的差别的，万一使用不当，后果可是很严重的。 硅胶是导热性与导热硅脂相比低很多，而且一旦固化，很难将粘合的物体分开，一般只能用在显卡、内存散热片。如果用在了CPU上会导致过热，而且很难将散热片取下来，强行拔有可能直接损坏CPU或CPU插座甚至把显示芯片从PCB上拔下来。 硅胶与硅脂都是有助于系统散热的材料，所不同的是，硅胶是具有良好导热性能与绝缘性并且在较高温度下不会丧失粘性，主要用于在设备表面粘贴散热片或风扇；而硅脂则是乳状不具有粘性，它的作用是填补芯片与散热片之间的空隙，提高热传导效率。时下很多高档风扇底部已经涂好了导热硅脂，这种硅脂是干性的，而并不同于一般用的乳状液体硅脂。 硅胶主要用于中低档显卡散热片和主板芯片的粘合。由于显卡芯片上不好固定散热片，而且显卡上的散热片一般也都比较小，所以采用硅胶粘合比较普遍；而CPU产生的热量一般远大于显示芯片，而且CPU的个头也比较大，所以都采用硅脂加散热片和扣具的形式。 硅胶应用中的最大隐患就是在芯片热量高到一定程度的时候，会丧失粘性。虽然硅胶在较高温度下不会丧失粘性，但使用时间长了，而散热片上的热量也不能及时排走，那硅胶“熔化”的可能性是相当大的。我就遇到过两次只有散热片而没有风扇的显卡在使用中散热片掉落的情况。而这种情况极易导致显卡芯片的烧毁。目前硅胶应用在CPU散热上的例子就是以前原装的Pentium MMX。Intel的硅胶质量是真好，很难将CPU上那小小的散热片去下来。而奸商的硅胶好像也特别好用，粘在那假“M64”上的散热片也特别不好拿…… 我们通常所说的导热硅脂，应该被称为硅膏。保证了一定的流动性，而填料填充了CPU和散热器之间的微小空隙，保证了导热性。对温度敏感性低，低温不变稠，高温下也不会变稀，而且不挥发，所以能够使用比较长时间。现在某些工业用高档导热硅脂使用银粉或铝粉作为填料，是利用了金属的高导热性，但是相对来说金属颗粒比较大，填充效果较差，其性能提高幅度并不大，而且使硅脂具有导电性，使用不当容易造成短路。 纯净的硅脂是纯粹的乳白色，掺杂了石墨的硅脂颜色发暗，掺杂了铝粉的硅脂有些发灰发亮，而掺杂了铜粉的硅脂则有些泛黄。这些添加了杂质的硅脂也会比纯净的硅脂价格高。纯净的硅脂是不导电的，而掺杂了杂质的硅脂就是导体了。所以买错了掺有杂质的硅脂可能会短路。另外有的硅脂比较稀，容易溢出而渗到CPU插座里。所以在涂抹硅脂的时候也不是多多益善，要注意适可而止。 有的人自己将铅笔芯、铜屑、铝屑等磨成细小的粉末，加入到纯净的硅脂里以期增加导热系数，其实并不可取。硅脂的作用就是填补芯片与散热片之间的空隙，而自己研磨的粉末不会做到跟工厂里出来的一样细微。而掺杂在硅脂里的粉末颗粒较大就会使CPU与散热片之间的距离加大或者根本起不到填补空隙的作用。这样一来，散热效果可想而知。而我们现在使用的新制程CPU，内核都仅有一层很薄的半导体材料包裹并突起在CPU表面，并不细微的金属颗粒很可能会划伤CPU内核。 我们电脑用的都是纯净的硅脂，其实硅胶和有杂质的硅脂都不是很好找。万一你买着也就惨了。 在使用硅脂前要把它搅匀，在CPU核心与散热片的接触面上涂上薄薄的一层就可以了。在散热片与CPU接触时可以轻轻地碾一碾，以挤走其中可能存在的气泡。那些散热器底部自己带的导热硅脂么，由于是干性的居多，所以填补空隙的效果并不好。建议如果有条件还是抹去原带的硅脂自己涂。 硅脂和硅胶虽然都是导热材料，但是硅胶一旦粘上后难以取下，因此大多数时候被用在一些只需要一次性粘合的场合，比如显卡的散热片。买错真的很可怕滴！

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