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半導(dǎo)體

半導(dǎo)體（SEMICONDUCTOR）
三種導(dǎo)電性不同的材料比較，金屬的價電帶與導(dǎo)電帶之間沒有距離，因此電子（紅色實心圓圈）可以自由移動。絕緣體的能隙寬度最大，電子難以從價電帶躍遷至導(dǎo)電帶。半導(dǎo)體的能隙在兩者之間，電子較容易躍遷至導(dǎo)電帶中。

半導(dǎo)體（SEMICONDUCTOR）指一種導(dǎo)電性可受控制，范圍可從絕緣體至導(dǎo)體之間的材料。無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品，如：計算機、行動電話或是數(shù)位錄音機當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)連。常見的半導(dǎo)體材料有矽、鍺、砷化鎵等，而矽更是各種半導(dǎo)體材料中，在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力的一種。

材料的導(dǎo)電性是由導(dǎo)帶中含有的電子數(shù)量決定。當(dāng)電子從價帶獲得能量而跳躍至導(dǎo)電帶時，電子就可以在帶間任意移動而導(dǎo)電。一般常見的金屬材料其導(dǎo)電帶與價電帶之間的能隙非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至導(dǎo)電帶而導(dǎo)電，而絕緣材料則因為能隙很大（通常大于9電子伏特），電子很難跳躍至導(dǎo)電帶，所以無法導(dǎo)電。

一般半導(dǎo)體材料的能隙約為1至3電子伏特，介于導(dǎo)體和絕緣體之間。因此只要給予適當(dāng)條件的能量激發(fā)，或是改變其能隙之間距，此材料就能導(dǎo)電。

半導(dǎo)體通過電子傳導(dǎo)或電洞傳導(dǎo)的方式傳輸電流。電子傳導(dǎo)的方式與銅線中電流的流動類似，即在電場作用下高度電離的原子將多余的電子向著負(fù)離子化程度比較低的方向傳遞。電洞導(dǎo)電則是指在正離子化的材料中，原子核外由于電子缺失形成的「電洞」，在電場作用下，電洞被少數(shù)的電子補入而造成電洞移動所形成的電流（一般稱為正電流）。

材料中載子（CARRIER）的數(shù)量對半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性極為重要。這可以通過在半導(dǎo)體中有選擇的加入其他「雜質(zhì)」（IIIA、VA族元素）來控制。如果我們在純矽中摻雜（DOPING）少許的砷或磷（最外層有5個電子），就會多出1個自由電子，這樣就形成N型半導(dǎo)體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有3個電子），就反而少了1個電子，而形成一個電洞（HOLE），這樣就形成P型半導(dǎo)體（少了1個帶負(fù)電荷的原子，可視為多了1個正電荷）。

近十年來，半導(dǎo)體的發(fā)展由早期的電腦產(chǎn)業(yè)延伸到智慧型裝置與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用下持續(xù)發(fā)酵，更在近年來更帶動車聯(lián)網(wǎng)與AI科技發(fā)展, 并逐漸成為下一個發(fā)展領(lǐng)域重點，在技術(shù)上屢有重大突破。因此IC本身的功能愈益多元復(fù)雜，相對IC封裝的可靠度要求也更加嚴(yán)苛。

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