专题报告-半导体器件的发展历程及其展望

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1、多学时电子技术专题报告时间：2014春季学期班级：学号：姓名：半导体器件的发展历程及其展望摘要：1947年12月23日第一块晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入了飞速发展的电子时代。在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之作出重要贡献的人，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，当然其中还记载了众多半导体公司的浮浮沉沉。半导体器件发明之后，人类的历史正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无

2、时无刻都在为我们服务。纵观半导体器件的发展历程,半导体器件对人类社会发展所产生了深刻影响。探讨了半导体器件所取得的最新研究成果以及它今天面临的挑战及未来发展趋势。最后阐述了世界半导体产业重心的转移及其给中国半导体产业发展带来的机遇与挑战。关键词：半导体晶体管微电子技术积体电路半导体产业一、半导体概述半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料，例如：锗、硅、砷化镓等。 半导体材料具有三大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性。具体解释如下： ①掺杂性 在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂

3、质，其导电能力将会成百万倍地增加，如半导体二极管、三极管等。 ②热敏性 在一些情况下温度变化20倍，电阻率变化可达百万倍以上。利用这一特性可制成自动控制用的热敏元件，如热敏电阻等。 ③光敏性 在光的照射下，电路中产生电流或电流变化。半导体光电效应分为两类，一种光照改变电阻值，称为内光电效应，一种光照下产生一定的电动势，称为阻挡层光电效应。利用半导体材料的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，如光电池、光电管和光敏电阻等。 另外，半导体还具有负电阻率温度特性（半导体材料在受热后电阻率随温度升高而迅速减小，这与金属材料相反），压阻效应（半导体在受到压力后除发生相

4、应的形变外，能带结构发生相应变化，从而电阻发生变化），磁敏感特性（半导体在磁场中会产生霍尔效应、磁阻效应等，热电效应(是指把热能转变为电能的过程，其中最重要的是温差电现象），导电特性（半导体的导电，同时具有两种载流子，即电子和空穴）等其他特性。 在分类上，按照半导体制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以化学组分、应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字

5、、模拟数字混成及功能进行分类的方法。多学时电子技术专题报告时间：2014春季学期班级：学号：姓名：二、半导体器件发展历程导体的发现实际上可以追溯到很久以前。1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的

6、方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。1947年12月23日清晨,威廉·

7、肖克莱(WillamShockley)焦虑不安地驾车穿越纽瓦克境内布满严霜的西部山区,在通往贝尔实验室的那段拥挤不堪的大道上,肖克莱对周围的机动车辆几乎全然不顾,他的心思已经不在这里了。这天下午,他所在的研究小组要为上司现场演示一种全新的、颇有前途的电子器件,他得提前作好准备。他深知这种基于半导体的放大器有可能引发一场革命。二战结束后,贝尔实验室开始研制新一代的固体器件,具体由肖克莱负责。前两天的一个中午,肖克莱的两位同事理论物理学家巴丁(JohnBardeen)和出生于中国厦门的实验物理学家布拉坦(WalterBrattain),在一个三角形石英晶体底座

8、上将金箔片压到一块锗半导体材料表面制成两个点接触,当一个接触点为正