半导体器件

半导体器件（英文：semiconductor device）是指电子工程中主要用于电子电路或利用半导体导电性的类似器件的元件。

半导体器件在工程上非常重要，因为它必然嵌入到手机、电脑、电视等现代电子产品中，此外，2006年全球半导体器件市场规模超过25万亿韩元，因此经济影响也不容忽视。谈到半导体器件的工业重要性，有时被表述为“半导体是工业之米”。

在半导体元件普及之前，电子产品中的有源元件使用的是利用真空或气体的电子管，但半导体元件具有以下特征，并通过更换电子管而得到改善。

• 无需加热器，功耗低，通电即刻工作。
• 低温运行，使用寿命长。
• 抗振动和冲击能力强，可靠性高。
• 相同动作所需的体积或面积更少。

一种弥补以前电子管缺点的方法被开发出来并得到更广泛的推广。

• 由于特性随温度变化很大，所以需要补偿电路。→制作带有补偿电路的集成电路。
• 即使制造工艺发生微小变化，也会导致特性发生很大变化。→ 将电路数字化，以尽量减少特性的影响。并对制造工艺进行严格管理。

大多数半导体使用单晶硅，但使用的其他材料包括锗、砷化镓 (GaAs)、砷化镓、氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC)。

半导体材料的导电率是由晶体结构中引起自由电子过剩和缺乏的杂质决定的，一般是通过多数载流子（N型半导体中的电子，P型半导体中的空穴）来负责的，但是，各种半导体，例如晶体管 为了在器件中工作，需要少数载流子（N型半导体中的空穴和P型半导体中的电子）。

半导体的整流效应（仅在一个方向上通过电流的特性）最初是在方铅矿晶体中发现的。早期的无线电接收器（矿石无线电）是在方铅矿晶体的表面上发现的，上面涂有称为“猫须”的铅存储工具。据说，使用了称为“”的细金属线的轻微接触。

这是最早的结构，是通过将针连接到锗半导体表面而制成端子，1945年研制出二极管，1948年研制出晶体管。点接触二极管端子间电容小，耐高压性好。频率特性，因此被用作检波二极管。另一方面，点接触型晶体管是晶体管发明时的形状，很难保持发射极端子和集电极端子之间的距离良好且良好。简而言之，由于工作不稳定，它被归类为结型晶体管，原则上，除这种方法之外的所有半导体都被归类为结型结构。

将纯半导体单晶熔化成半导体，并缓慢挤压生长成棒状。

回归型

它是从含有少量施主杂质和受主杂质的溶液中挤出来的，如果挤出速度快，则生长出P型半导体，如果慢则生长出N型半导体。因为基极区较厚，高频特性较差。

戈隆扩散

当在挤压过程中添加到溶解半导体中的杂质发生变化时，根据晶体的位置，P型或N型半导体会生长。通过这种方法，可以生产二极管的PN和用于二极管的PNP（或NPN）。制作了一个晶体管。

这是锗晶体管全盛时期常见的制造方法，薄薄的N型单晶两面热粘合有作为受主的铟金属晶粒，由合金部分扩散的受主形成PNP结构.（也有NPN结构，但不使用Si晶体管）

• 漂移晶体管
• 表面屏障类型
• 微合金型
• 微合金扩散型

横截面呈接地（台面）形状，电流沿厚度方向流动。

在2000年代，它仅用于高功率应用的功率器件。

端子电极形成在同一平面上，缩短了电流路径，具有良好的高频特性。

而且由于它可以通过微细加工和应用照相技术排列许多元件来制造，因此可以精确地大量生产，利用这一特点，发明了单片集成电路。

• 扩散接合

它是在扩散或离子注入到半导体衬底中时包含杂质。

• 外延生长

是在电阻值较低的半导体衬底表面形成薄薄的高阻晶体层。

• 绝缘体上硅 (SOI)

它是在绝缘体上形成平面硅半导体器件的技术。由于使用了薄膜绝缘体，因此电路板泄漏的电流较少，并且提高了耐辐射性。系统液晶显示器、低泄漏电流的 CMOS 器件以及高速工作、高电压用于制造MOS-IC和抗辐射元件。对于绝缘体，有时会使用人造蓝宝石。（蓝宝石上硅（silicononsapphire，SOS））

器件按在电路中的作用可分为有源器件和无源器件。

• 无源元件：电阻、电感、电容、开关等。
• 有源元件：二极管、晶体管、集成电路等。

设备按照终端数量可以分为二端设备、三端设备和多端设备。

目前广泛使用的固态器件包括晶体管、场效应晶体管 (FET)、晶闸管 (SCR)、二极管（整流器）和发光二极管 (LED)。

半导体器件可以用作单独的组件，也可以用作集成多个器件的集成电路，这些器件可以在单个基板上以相同的制造工艺制造。

• 恒压二极管
• 变容二极管
• 发光二极管 (LED)
• PIN 二极管
• 肖特基势垒二极管 (SBD)
• 激光二极管
• 光电二极管
• 太阳能电池
• 静电保护二极管
• 交流转换二极管
• 压敏电阻
• 枪二极管

晶体管

• 结型晶体管
  • 达林顿晶体管
• 场效应晶体管 (FET)
• 绝缘栅双极晶体管 (IGBT)
• 单结晶体管
• 光电晶体管
• 静态感应晶体管（SI 晶体管）

晶闸管（SCR）

• 门极可关断晶闸管（GTO）
• 双向可控硅开关
• 集成门极换流晶闸管 (IGCT)
• 光触发晶闸管（LTT）
• 静态感应晶闸管（SI晶闸管）

• 集成电路

首尔大学李德熙教授的研究小组发现了单分子苯可以作为晶体管器件的事实，并于2009年在《自然》杂志上提到这一点。2012年，他们开发了一种应用它的分子电子器件。这项成就使我们在一个非常具有挑战性的问题上更接近于取得深入结果，即电学性质和分子之间电子的运动毕竟基于相同的原理。这是一项重要的成就。