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製作晶元為什麼要用半導體硅

發布時間: 2021-03-10 18:46:56

『壹』 為什麼晶元一般用硅製成

硅並不是地球上唯一的半導體元素,甚至算不上是最好的。但很重要的一點版是硅是權一種非常豐富的元素。在地球上的每一個地方硅都可以很輕松地獲得,並不需要特定的礦廠。而且經過了幾十年技術的發展,硅的處理工藝已經發展成熟,人類已經可以可以在工廠中生產近乎完美的硅晶體。這些硅晶體相對於硅就等於是磚石相對於碳。

所以硅就當之無愧地成為了現代計算機晶元的基礎。工廠生產好的硅晶體再經過切片處理變成晶圓,然後在經過蝕刻等等多項工藝流程最終製成我們可以使用的晶元。

『貳』 為何晶元要用硅作為半導體材料,怎麼不用其他的

理論上所有半導體都可以作為晶元材料,但是硅的性質穩定、容易提純、儲存量巨大等等性質,是所有半導體材料中,最適合做晶元的。

在晶體管(二極體、三極體等等)未發明之前,初期電子計算機使用的是電子管,但是電子管體積巨大、功耗高、壽命短;人類第一台電子計算機使用18000個電子管,重30噸,佔地150平方米,耗電功率高達150千瓦,但是其運算能力遠遠趕不上如今的一台掌上計算機。

其中硅因為擁有眾多優良特性,使得硅成為晶元的主要材料:

(1)硅元素的含量巨大,地球元素中僅次於氧元素(地球元素含量排行:氧>硅>鋁>鐵>鈣>鈉>鉀……)。

(2)硅元素提純技術成熟,製作成本低,最初晶體管使用鍺作為晶元材料,是因為當初硅元素的提純技術不成熟,如今硅的提純可以達到99.999999999%。

(3)硅元素的性質穩定,包括化學性質和物質性質,比如鍺做成晶體管,當溫度達到75℃以上時,其導電率有較大變化,而且做成PN結後鍺的反向漏電流比硅大,這對晶元的穩定性非常不利。

(4)硅本身是無毒無害的物質,我們常見的很多石頭都含有二氧化硅(SiO2)。

『叄』 什麼是半導體 為什麼晶元要用半導體做

材料的電阻率界於金屬與絕緣材料之間的材料。

『肆』 各位大俠我想問一下,為什麼製造晶元的底一定要用到硅,找個塑料殼或別的東西代替

樓主問題的關鍵在於為什麼製造晶元要採用「硅」而不是其他材料,專這就與硅的特性,往大了說是屬半導體的特性有關,而其他材料不具備這種特性。
那半導體有什麼特性是製造計算機晶元所需要的呢?眾所周知,計算機語言是一種二進制語言,簡單來說就是由0與1,是與否,與門與非門組成的語言,而半導體材料可以進行不同摻雜性形成pn結,使其具有整流特性實現電路的與或非門,即邏輯表達。其他材料則不能很好的實現或無法實現這一特性。這就是為什麼製造晶元要採用硅而非其他材料了。

『伍』 為什麼計算機里的晶元都要用如硅 這類的半導體,而不用金屬。什麼物理化學原理

晶體硅是半導體,空穴導電原理,導電能力介於導體和絕緣體之間,所以電路中需要半導體做各種元件,比如很多種二極體等等。簡單地說,如果電路中全是銅等金屬,姑且不論完成各種功能,電路也會因為短路不成立的。

『陸』 晶元為什麼要用硅做

硅做為半導體,可以有很多特殊的功能.在高純的硅加些別的微量元素可以有獨特的作用,比如做2J管.3J管,實際上很多硬體都是由各種電子元件構成的 ,其中不缺乏2.3J晶體管.

『柒』 為什麼選擇矽片做做晶元它的信息存儲原理是什麼

硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好,特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料,集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。硅在室溫的化學性質很穩定,且現在的矽片加工工藝,很容易制備大尺寸平整度在納米級水平的矽片,使得該方法有望用於信息存儲技術。

單晶硅:熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性。

超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體。

(7)製作晶元為什麼要用半導體硅擴展閱讀:

硅有明顯的非金屬特性,可以溶於鹼金屬氫氧化物溶液中,產生(偏)硅酸鹽和氫氣。

硅原子位於元素周期表第IV主族,它的原子序數為Z=14,核外有14個電子。電子在原子核外,按能級由低硅原子到高,由里到外,層層環繞,這稱為電子的殼層結構。硅原子的核外電子第一層有2個電子,第二層有8個電子,達到穩定態。

最外層有4個電子即為價電子,它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。

正因為硅原子有如此結構,所以有其一些特殊的性質:最外層的4個價電子讓硅原子處於亞穩定結構,這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結合,由於共價鍵比較結實,硅具有較高的熔點和密度;

化學性質比較穩定,常溫下很難與其他物質(除氟化氫和鹼液以外)發生反應;硅晶體中沒有明顯的自由電子,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。

『捌』 什麼是半導體 為什麼晶元要用半導體做

我想你是要問晶元應用了半導體的什麼性質了吧,由於半導體可以進行不同版摻雜性形成pn結,使其具有權整流特性實現電路的與或非門,即邏輯表達。
對於集成電路來講,最底下的一層叫襯底(一般為P型半導體),是參與集成電路工作的。拿cmos工藝來講,N溝道mos的p型襯底都是連在一起的,都是同一個襯底。(一般的電路中的絕緣體,只是一個載體,它起到支撐和絕緣的作用。)
再形象一點,就是,集成電路是一些電子元器件加連線構成,沒有絕緣體充當絕緣和支撐。它通過加反偏和其他的技術來實現隔離(如器件二極體、三極體、場效應管)。
理解有限,希望你能滿意。

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