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什么是半导体(生活中常见的半导体)

前段时间有人留言想了解一下什么是半导体，它和导体、绝缘体是什么关系？然后罗叔做了一个调查，发现大多数人，一听到半导体这个名字，马上就想到了半导体行业，但是让他们告诉我们什么是半导体，他们却说不出个所以然来 。因此，这个视频将向你介绍半导体的“前世” 。
【什么是半导体(生活中常见的半导体)】什么是半导体？为什么芯片和半导体密不可分？为什么掩模对准器如此重要？
学过物理的朋友应该都知道，导体是指非常容易导电的物质 。铜、铝、铁等金属都是导体，水、湿地也是导体，绝缘体是玻璃、橡胶等不能导电的物质 。半导体，顾名思义，是介于导体和绝缘体之间的物质，其导电性处于人类可控的状态 。
什么是半导体？为什么芯片和半导体密不可分？为什么掩模对准器如此重要？
长期以来，人们认为世界上的物质要么导电，要么不导电 。直到1833年，法拉第才首次发现硫化银的电阻不同于其他金属 。一般金属的电阻随着温度的升高而增大，而硫化银的电阻随着温度的升高而减小 。
什么是半导体？为什么芯片和半导体密不可分？为什么掩模对准器如此重要？
6年后，贝克勒发现，半导体与电解质接触形成的结在光照下会产生电压，这就是光伏的特殊效应 。然后，30多年后，科学家发现光照的变化会引起半导体材料电导率的变化，即光电导效应，并且半导体材料的电导率具有方向性，即整流效应 。迄今为止，半导体的四个主要特性已被相继发现 。
但当时的人并不知道这些材料是半导体，也没有总结出半导体的特性 。直到1911年，Cornyberg和Weiss才首次使用半导体这个术语，直到1947年，Bell Laboratories才总结出四个特性 。但是不要小看半导体的这四个特性 。正是因为他们的存在，才会出现半导体行业创造的信息社会 。
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在学术认知中，半导体主要由集成电路、光电器件、分立器件和传感器四部分组成 。但由于其中集成电路占了80%，外行人一般都把集成电路当成半导体 。在集成电路中，分为微处理器、存储器、逻辑器件和模拟器件 。这些类似小盒子的东西，其实俗称芯片 。看过罗叔视频的朋友可能都知道芯片是晶体管做的，但是从材料学的意义上来说，所有的晶体管其实都是半导体材料做的 。
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相信大家都知道，手机、电脑等设备一般被称为电子产品，但很少有人想过为什么 。其实是因为它的整个工作原理都离不开电子 。你可能会问，导体里有很多电子，为什么不用呢？我们不得不提到半导体的第一个特性，那就是它的电阻随着温度的升高而降低 。这是什么意思？
普通金属一旦温度升高，内部振动会加强，电阻增大 。此时电子的运行会遇到阻碍，而半导体材料的运行则相反 。温度升高，电阻会降低，所以电子的运行基本不受影响 。此时，晶体管可以顺利地控制电信号，从而完成一套完整的电路逻辑 。
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可能有人会问，为什么光会把电路刻在芯片上？导光效应和光伏效应不应用在芯片技术上 。我们前面说过，半导体和光有一种特殊的关系，不仅有光伏效应，还有光导效应 。这是什么意思？光伏特效其实应该是半导体材料在光的照射下会将光子转化为电子 。太阳能电池板就是利用这个原理 。虽然一般认为与芯片无关，但半导体材料与光的关系在这里体现得淋漓尽致，光导效应就是光越强，光导材料的电阻率就会越小 。如果温度较低，其制造的元件可以被远红外和中红外辐射探测到 。
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虽然不知道光刻机的作用是不是同一个原理，但是罗叔在之前的视频中介绍过，制造芯片的时候，一般先切割半导体 。这些薄片状的物体被称为薄饼 。在热处理晶片之后，将获得半导体氧化物 。这时在它们上面涂上一层光刻胶，也就是光刻胶，就可以用紫外线在晶圆上描绘出复杂的电路结构图 。这个过程极其复杂，很难做到 。后来科学家经过研究发现，用极紫外线照射半导体材料后，芯片的存储容量会增加，速度比原来快100倍 。
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