《科技时代的先锋：半导体面面观》书评-杂志之家

内容简介

在我们生活的世界中，各种各样形形色色的事物和现象，其中都必定包含着科学的成分。在这些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你还一知半解的。面对未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！"形形色色的科学"趣味科普丛书，把我们身边方方面面的科学知识活灵活现、生动有趣地展示给你，让你在畅快阅读中收获这些鲜活的科学知识！

笔记本电脑中CPU的存储功能当然不必说了，从先进的智能家电到高性能的汽车，几乎所有的设备中都必不可少半导体器件和集成电路。正是技术人员们无穷的创意、智慧和辛勤，我们才享受到了如此尖端的科技，就让我们从这些丰富的彩图当中来了解一下半导体以及这其中凝结着的人类智慧吧！

本书适合青少年读者、科学爱好者以及大众读者阅读。

编辑推荐

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呢？！"形形色色的科学"趣味科普丛书，把我们身边方方面面的科学知识活灵

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作者简介

史蹟

1984年毕业于大连理工大学金属材料专业，1997年获东京工业大学金属工学博士学位，2004年任东京工业大学材料工学副教授，2012年4月升任教授至今。现从事金属物理、功能材料、结构分析等材料科学的研究。

譚毅

1993年3月获东京工业大学金属工学博士学位，1997年与2001年分别在日本超高温材料研究所和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校任研究员，2009年受聘于大连理工大学，任材料学院教授、能源研究院副院长至今。现从事冶金法提纯多晶硅材料、薄膜材料、高温材料等新能源材料的研究。

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001 介于导体和绝缘体之间的物质――半导体

物质分为易导电和不易导电两大类。能够很好导电的物质称为导体，几乎不导电的物质称为绝缘体。导体也称为导电体或良导体，代表性的导体有金、银、铜、铝等金属。绝缘体有聚乙烯、橡胶、硫、玻璃等。

作为物质的固有性质，导电性用电导率来表示。电导率用符号σ(西格玛)表示，单位为S/m(西门子/米)。此外，电导率的倒数1/σ称为电阻率。电阻率用 ρ (肉)表示，单位为Ω?m(欧姆?米)。电阻率 ρ 是用来表示物质导电难易程度的物理量。

在单位横截面积、单位长度的试样两端加上电压V (伏特)时，若接线柱之间的电流为 I (安培)，有下式成立：V =ρ I ， I =σ V根据电阻率ρ 的大小，大体可按以下方法将导体和绝缘体分类：导体：ρ <10-6Ω?m，绝缘体： ρ >107Ω?m另外，电阻率处于导体和绝缘体之间的物质称为半导体，即半导体： 10-6Ω?m≤ρ ≤107Ω?m半导体的英文为semiconductor，意思是semi(半)+conductor(导体)。半导体分为元素半导体、化合物半导体、氧化物半导体以及有机半导体等，(002 )以后将分别说明。表1给出了以电阻率分类的各种物质。

● 半导体电阻率的变化范围是0～1013。

● 半导体有单元素、化合物、氧化物、有机等许多种类。

表 1 根据电阻率的物质分类

根据导电难易程度，处于导体和绝缘体之间的为半导体，电阻率为几μΩ?m～10MΩ?m的半导体可分为元素半导体、化合物半导体、氧化物半导体、有机半导体4类。

导体中存在许多能够自由移动的电子，绝缘体中的电子不能自由移动。半导体中同时存在能够自由移动的电子和不能自由移动的电子。

002 半导体也有很多种①半导体的种类

(001 )中，我们已经对半导体是具有导体和绝缘体之间的电导率(或是电阻率)的物质进行了说明。半导体也是有很多种类的，在这里，我们看一下半导体的种类。

如表1所示，半导体分为无机半导体和有机半导体，无机半导体又分为元素半导体、化合物半导体、氧化物半导体。元素半导体，顾名思义，是由单一元素形成的半导体，包括硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)、碲(Te)等。

化合物半导体是由两种以上元素组成的化合物形成的半导体。化合物半导体根据构成元素的数量分为二元化合物半导体、三元化合物半导体等。二元化合物半导体，如砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN) 、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)等。三元化合物半导体，如铝镓砷(AlGaAs)等。

氧化物半导体是由某种金属的氧化物构成的半导体，如氧化锌(ZnO)、铟锡氧化物(ITO)、铟镓锌氧化物(IGZO)等。

有机半导体由有机材料构成，如并四苯、蒽等。

半导体也分为不含杂质(导电型杂质)具有半导体性质的本征半导体和掺入一定量杂质具有半导体性质的杂质半导体。

半导体这种物质除了电阻率介于导体和绝缘体之间以外，根据物质特有形态(如纯度、存在形状)和环境(如温度、压力、加速度)等的不同，电学性能也有很大变化。后续提到的很多电子装置正是很好地利用了半导体的这些性质。

● 半导体分为不含杂质的本征半导体和含有杂质的杂质半导体。

● 半导体根据状态和环境的不同，电学性能也有很大变化。

表 1 半导体的种类半导体分为有机半导体和无机半导体。被广泛应用的无机半导体分为单元素半导体、化合物半导体、氧化物半导体。化合物半导体根据组成元素所处元素周期表中族和种类、数目进行详细划分。

与这种分类方法不同的还可以将半导体分为不含导电型杂质的本征半导体和含杂质的杂质半导体003 半导体也有很多种②半导体的骄子――硅(002 )中所述的元素半导体中，目前应用最为广泛的是硅(Si)。硅元素在地壳表面的相对平均含量(克拉克值)为25.8%，仅次于含量为49.5%的氧，位列第二，是极其常见的元素。表1中按由大到小的顺序给出了主要元素的克拉克值。

硅是元素周期表第14号元素，属于ⅠⅤ族。如图1所示，硅原子由14个质子和14个中子组成的原子核及环绕原子核周围的14个电子组成，最外层轨道上有4个电子。硅原子在和其他硅原子或者别的原子结合时，形成4个化学键。相邻的原子之间共同拥有2个电子，这种结合称为共价键。

如图2所示，硅原子与周围4个硅原子以共价键结合形成规则排列的结构，称为单晶硅。为了便于理解，图2显示的是平面结构，实际上应是立体结构。这个结构基本上与金刚石的晶体结构相同，称为金刚石结构。

单晶硅的薄圆板称为硅片，是制作许多半导体装置的原材料。

因此硅片也称为硅基板。

关于单晶硅和硅片的制作方法，将在第6章中详细介绍。表2总结了硅材料的各种性质。硅的各种存在形态将在(004 )中介绍。

● 半导体的代表性物质硅是常见元素。

● 由2个共价电子稳定结合而成的单晶硅。

表 1 克拉克值图 2 单晶硅的结构模型共价键(covalent bond)：两个硅原子互相拿出最外层的一个电子,原子间通过共有这两个电子相结合金刚石结构：由两个一组的电子稳定地结合而成。

单晶硅具有与金刚石相同的晶体结构图 1 硅的原子结构表 2 硅的各种性质

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网友评论(不代表本站观点)

来自无昵称**的评论：

非常好的书噢

2015-05-24 23:02:30

来自华夏雄**的评论：

可以

2016-02-28 12:50:16

来自无昵称**的评论：

好

2016-05-18 18:01:57

来自无昵称**的评论：

很好很实用

2016-05-26 17:55:19

来自wubin82**的评论：

半导体科普知识，很不错！

2016-08-10 22:22:58

来自无昵称**的评论：

书很不错

2016-09-02 20:11:09

来自匿名用**的评论：

全新正品、价廉物美、服务周到、发货快捷。

2016-12-30 15:05:21

来自匿名用**的评论：

印刷错位，字迹有重影

2017-05-17 14:00:42

来自匿名用**的评论：

非常好的一本书，作者写得深入人心。当当正版书

2017-06-12 22:13:21

来自匿名用**的评论：

好书！不错！

2017-11-01 16:49:17

来自无昵称**的评论：

不错的购物体验。

2017-11-03 20:50:48

来自liyicom**的评论：

科技时代的先锋：半导体面面观基本的了解还是可以的。一半文字，一半图。

2017-11-08 20:02:31