半导体，什么是半导体呢？常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料？这个解释大家能明白吗？能让不同行业的人一看就都能产生兴趣吗？接下来文章会对半导体行业做更多维度的解释，让他不再单独是物理化学家眼中常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，也不单纯是企业家实体生产厂家的电子信息产业的核心硬件基础，包括集成电路、光电器件、分立器件、传感器等四大类；同时也不是也不单单是产业链学者眼中的按产业链维度讲，半导体产业链自上而下包括上游以集成电路为代表的半导体产业、中游电子零部件及模组产业、下游整机组装及终端应用产业等等。文章试图通过作者根据材料了解的半导体，从尽可能更多的角度来剖析半导体，来让更多的读者能更好的从自己熟悉的视角找到与半导体接触的兴趣点。
01
物理化学材料端对于半导体的理解
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体一般分为两类，元素半导体和化合物半导体，即在元素周期表的位置是4族的元素半导体和2族与6族的化合物所得。半导体还可以根据组成元素数量不同分为双元素化合物半导体、三元素化合物半导体。
（一）单元素半导体
以单一元素组成的半导体，属于这一材料的有硼、锗、硅、灰锡、锑、硒、碲等，其中以锗、硅、锡研究较早，制备工艺相对成熟。元素半导体材料在元素周期表中的位置说明了半导体材料的性质与物质结构，特别是原子结构的关系，它们都居于周期表的A族。具有半导体特性的元素，如硅、锗、硼、硒、碲、碳、碘等组成的材料。
其导电能力介乎导体和绝缘体之间。一般电阻率在10-7～10-3之间。主要采用直拉法、区熔法或外延法制备。工业上应用最多的是硅、锗、硒。用于制作各种晶体管、整流器、集成电路、太阳能电池等方面。其他硼、碳、碲、碘及红磷、灰砷、灰锑、灰铅、硫也是半导体，但都尚未得到应用。
（二）二、六或者三、五族化合物双元素半导体
二、六或者三、五族化合物双元素半导体，即是指由两种确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。包括晶态无机化合物及其固溶体、非晶态无机化合物、有机化合物和氧化物半导体等。通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体。
主要的二元化合物半导体有：砷化镓、磷化铟、硫化镉、碲化铋、氧化亚铜等。多采用布里奇曼法、液封直拉法、垂直梯度凝固法制备化合物半导体单晶，用外延法、化学气相沉积法等制备它们的薄膜和超薄层微结构化合物材料。用于制备光电子器件、超高速微电子器件和微波器件等方面。
（三）三元素化合物半导体
三元化合物半导体材料是指由三种已确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。从广义上来说，具有理想的Eg值的三元化合物半导体分为两类。第一类是通常所说的“赝二系&Rdquo;的化合物半导体，这种半导体是由两种二元化合物混合而成，例如GaAs和InAs合金混合制成的GaxIn1-xAs（其中，0≤x≤1，x表示GaAs的摩尔分数）系列的三元化合物半导体。这种方式生长的半导体结构是无序的，合金元素不形成规则的结晶。第二类是真正的三元化合物晶体。正如AIP可以认为是Si晶体中的Si原子被Al原子和P原子替换而成，同样地，三元化合物系的CuGaS2也可以认为是二元系的ZnS被置换而成，即ZnS+ZnS&RaRR;CuGaS2。
从广义上来说，具有理想的Eg值的三元化合物半导体分为两类。第一类是通常所说的“赝二系&Rdquo;的化合物半导体，这种半导体是由两种二元化合物混合而成，例如GaAs和InAs合金混合制成的GaxIn1-xAs（其中，0≤x≤1，x表示GaAs的摩尔分数）系列的三元化合物半导体。这种方式生长的半导体结构是无序的，合金元素不形成规则的结晶。第二类是真正的三元化合物晶体。正如AIP可以认为是Si晶体中的Si原子被Al原子和P原子替换而成，同样地，三元化合物系的CuGaS2也可以认为是二元系的ZnS被置换而成，即ZnS+ZnS&RaRR;CuGaS2。
（四）综合而言
单元素半导体是最早发现被应用的半导体，是他开启了人类使用半导体的先河，而双元素半导体与三元素化合物半导体是半导体行业的发展，其中双元素半导体与三元素半导体的差别有以下几点值得关注：三元化合物半导体与组成它的两种二元化合物AC和BC在物理性质上的主要差异有以下几个方面：
（1）体积改变。三元化合物的结构里，单胞的体积与两种二元化合物的单胞体积之和并不相等。一般来说，体积的改变既有立方点阵常数a的改变，也有c/a的比值的改变。
（2）化学电负性。由于在复合结构中，A-C和B-C的结合能相互影响和交换，因此三元化合物半导体的电负性完全不同于其任一二元化合物组元的电负性。
（3）结构的改变。两种材料的复合结构表现为结合键的相互影响，也就是说，它们可能表现为两种物质以最佳的方式结合，而不再遵循原有结合规律。
（4）p-d轨道杂化。以黄铜矿为例，在复合机构系统中，很明显的存在Zn（或者Ga）从Cu的活跃的3d轨道得到结合键和能隙的现象。
02
产品维度解读半导体
半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种。以产品维度角度看：半导体是电子信息产业的核心硬件基础，包括集成电路、光电器件、分立器件、传感器等四大类。
（一）集成电路
集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。
根据 WSTS 分类标准，半导体芯片主要可分为集成电路、分立器件、传感器与光电子器件四种类别。其中，集成电路可细分为存储器、模拟芯片、逻辑芯片与微处理器。模拟芯片可进一步细分为功率器件、放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等产品。射频前端芯片是模拟芯片的一种，是集合了多种类型模拟芯片的模块。集成电路已经在各行各业中发挥着非常重要的作用，是现代信息社会的基石。集成电路的含义，已经远远超过了其刚诞生时的定义范围，但其最核心的部分，仍然没有改变，那就是“集成&Rdquo;，其所衍生出来的各种学科，大都是围绕着“集成什么&Rdquo;、“如何集成&Rdquo;、“如何处理集成带来的利弊&Rdquo;这三个问题来开展的。硅集成电路是主流，就是把实现某种功能的电路所需的各种元件都放在一块硅片上，所形成的整体被称作集成电路。
（二）光电器件
光电器件是指根据光电效应制作的器件称为光电器件，也称光敏器件。光电器件的种类很多，但其工作原理都是建立在光电效应这一物理基础上的。光电器件的种类主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电耦合器件。半导体材料的电导率是由载流子浓度决定的。半导体材料中的载流子包括材料内部的自由电子及其留下的空位两种。在正常情况下自由电子及空穴的形成与复合处于动态平衡，电子要克服原子的束缚成为自由电子必须吸能量，而光照可以向电子提供能量，增强它挣脱原子束缚的能力。使得原本的动态平衡被打破，自由电子及空穴的形成速率大于复合速率，从而在半导体内部形成自由电子空穴对。因此，光照可以改变载流子的浓度，从而改变半导体的电导率。光电器件的组成有六个部分：光敏电阻，制作光电传感器用到最多的当属光敏电阻，光敏电阻在无光照的情况下电阻值比较高，当它受到光照的情况下，阻值下降很多，导电性能明显加强。光敏电阻的主要参数有暗电阻，暗电流，与之对应的是亮电阻，亮电流。它们分别是在有光和无光条件下的所测的数值。亮电阻与暗电阻差值越大越好。在选择光敏电阻的时候还要注意它的光照特性，光谱特性；光电二极管，光电二极管在无光照的条件下，其工作在截至状态，跟一般的二极管特性差不多，都具有单向导通性能。当受到光照时，PN区载流子浓度大大增加，载流子流动形成光电流；光电三极管，光电三极管跟普通三极管的区别在于发射极的尺寸做得比较小，当光照的时候光电流差不多等于普通三极管的基极电流，光电三极管与光电二极管相比，灵敏更高；光电池，实际
