Полупроводниковая промышленность в основном фокусируется на интегральных схемах, бытовой электронике, системах связи, производстве фотоэлектрической энергии, осветительных устройствах, преобразовании мощности высокой мощности и других областях. С точки зрения технологий и экономического развития важность полупроводников огромна.
Большинство современных электронных продуктов, таких как компьютеры, мобильные телефоны или цифровые записывающие устройства, имеют очень тесную связь с полупроводниками как с их основными единицами. Обычные полупроводниковые материалы включают кремний, германий, арсенид галлия и т. д. Среди различных полупроводниковых материалов кремний имеет наибольшее влияние в коммерческих приложениях.
Полупроводники относятся к материалам, обладающим проводимостью между проводниками и изоляторами при комнатной температуре. Благодаря широкому применению в радиоприемниках, телевизорах и измерениях температуры полупроводниковая промышленность имеет огромный и постоянно меняющийся потенциал развития. Контролируемая проводимость полупроводников играет решающую роль как в технологической, так и в экономической сфере.
В верхней части полупроводниковой промышленности находятся компании по проектированию микросхем и компании по производству кремниевых пластин. Компании-разработчики микросхем разрабатывают принципиальные схемы в соответствии с потребностями клиентов, а компании-производители кремниевых пластин производят кремниевые пластины, используя в качестве сырья поликристаллический кремний. Основная задача средних компаний-производителей микросхем — перенести принципиальные схемы, разработанные компаниями-разработчиками микросхем, на пластины, производимые компаниями-производителями кремниевых пластин. Готовые пластины затем отправляются на последующие фабрики по упаковке и тестированию микросхем для упаковки и тестирования.
Вещества в природе можно разделить на три категории в зависимости от их проводимости: проводники, изоляторы и полупроводники. Полупроводниковые материалы относятся к типу функционального материала с проводимостью между проводящими и изоляционными материалами при комнатной температуре. Проводимость достигается за счет использования двух типов носителей заряда: электронов и дырок. Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре обычно составляет от 10-5 до 107 Ом·метров. Обычно удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры; Если добавить активные примеси или облучить светом или радиацией, удельное электросопротивление может измениться на несколько порядков. Детектор из карбида кремния был изготовлен в 1906 году. После изобретения транзисторов в 1947 году полупроводниковые материалы как самостоятельная область материалов достигли большого прогресса и стали незаменимыми материалами в электронной промышленности и областях высоких технологий. Проводимость полупроводниковых материалов очень чувствительна к некоторым микропримесям из-за их характеристик и параметров. Полупроводниковые материалы высокой чистоты называются собственными полупроводниками, которые имеют высокое электрическое сопротивление при комнатной температуре и являются плохими проводниками электричества. После добавления соответствующих примесей в полупроводниковые материалы высокой чистоты удельное электросопротивление материала значительно снижается из-за обеспечения проводящих носителей атомами примесей. Этот тип легированного полупроводника часто называют примесным полупроводником. Примесные полупроводники, проводимость которых зависит от электронов зоны проводимости, называются полупроводниками N-типа, а те, которые основаны на дырочной проводимости валентной зоны, называются полупроводниками P-типа. При контакте полупроводников разных типов (образовании PN-переходов) или при контакте полупроводников с металлами происходит диффузия за счет разницы в концентрации электронов (или дырок), образующих барьер в точке контакта. Следовательно, этот тип контакта имеет одинарную проводимость. Используя однонаправленную проводимость PN-переходов, можно создавать полупроводниковые устройства с различными функциями, такие как диоды, транзисторы, тиристоры и т. д. Кроме того, проводимость полупроводниковых материалов очень чувствительна к изменениям внешних условий, таких как тепло, свет, электричество, магнетизм и т. д. На основе этого могут быть изготовлены различные чувствительные компоненты для преобразования информации. К характерным параметрам полупроводниковых материалов относятся ширина запрещенной зоны, удельное сопротивление, подвижность носителей, время жизни неравновесных носителей и плотность дислокаций. Ширина запрещенной зоны определяется электронным состоянием и атомной конфигурацией полупроводника и отражает энергию, необходимую валентным электронам в атомах, составляющих этот материал, для перехода из связанного состояния в свободное состояние. Электрическое сопротивление и подвижность носителей отражают проводимость материала. Время жизни неравновесных носителей отражает релаксационные характеристики внутренних носителей в полупроводниковых материалах, переходящих из неравновесного состояния в равновесное под действием внешних воздействий (например, света или электрического поля). Дислокация является наиболее распространенным типом дефектов в кристаллах. Плотность дислокаций используется для измерения степени целостности решетки полупроводниковых монокристаллических материалов, но для аморфных полупроводниковых материалов этот параметр отсутствует. Характеристические параметры полупроводниковых материалов могут не только отражать различия между полупроводниковыми материалами и другими неполупроводниковыми материалами, но, что более важно, они могут отражать количественные различия в характеристиках различных полупроводниковых материалов и даже одного и того же материала в разных ситуациях.
