什么是半导体
半导体是在一定条件下允许电子通过的物质。另外,允许电子通过的物质称为“导体”,不允许电子通过的物质称为“绝缘体”。
与导体和绝缘体不同的东西
材料可分为允许电子通过的“导体”、不允许电子通过的“绝缘体”以及在一定条件下允许电子通过的“半导体”。解释“导体”、“绝缘体”和“半导体”之间差异的一个简单方法是带隙宽度的差异。带隙是电子不能存在的区域(禁带)。电能否通过取决于电子能否移动。没有带隙的代表性“导体”是金属基材料,例如铁、铜、银、金和铝。由于电子可以轻松移动,因此可以导电。相反,具有大带隙的“绝缘体”以油、玻璃、橡胶和陶瓷为代表。由于带隙很大,电子无法移动,电流也无法流动。 “半导体”的带隙很小,通过在“半导体”中混合杂质,可以控制电子和空穴的流动。单击图中的[导体/半导体/绝缘体]按钮进行检查。
N型和P型的存在
纯硅和纯锗晶体接近绝缘体,即使施加电压也几乎没有电流流动。这是因为晶体中的电子彼此紧密结合,只有少数电子可以自由移动。然而,通过添加少量的杂质,例如具有额外电子的磷,它就会变成类似导体的特性。这是因为电子可以在晶体内自由移动。含有磷等电子过多的杂质的半导体称为N(负)型半导体,反之,含有电子较少的硼等杂质的半导体称为P(正)型半导体。在P型半导体中,缺少电子的空穴代替电子起作用,并且表现得就像正电子在四处移动一样。通过连接这些N型和P型,会产生“整流效应”,电流根据电场的方向流动或不流动。单击图中的[ON]按钮进行检查。
放大电流的晶体管
晶体管是一种用作放大器或开关的半导体元件。结合了传输和电阻器的新词。它是由于需要具有整流功能的半导体具有放大功能以满足电报、电话等的需求而创建的。世界上第一个MOS晶体管于1960年由Kahng和Atalla在贝尔实验室成功制造。MOS晶体管是当今最常见的晶体管。这个想法是通过在N型态内部创建一个由P型层组成的“墙”来控制电子的流动,该“墙”具有与导电导体相同的特性,并调整其高度。这使得可以获得(=放大)与非常小的信号电流成比例的输出。单击图中的[施加电压]按钮进行检查。
半导体领域的扩张
通过某种手段自由控制电子流动的能力。这是目前半导体的通用定义。换句话说,如果它是晶体管的材料,那么它就是半导体。然而,当我们只处理锗和硅时,我们仅指属于元素周期表第14族的元素。最终,随着化合物半导体和有机半导体的开始研究,半导体的定义发生了变化。这个词不再指特定的元素,而是指任何表现出半导体特性的物质。如今,饭岛澄夫博士发现的碳纳米管和诺贝尔化学奖获得者白川英树博士发现的导电聚合物作为半导体材料正在全世界范围内进行研究。点击图中的[传统材料/新材料]按钮进行检查。

