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制作芯片为什么要用半导体硅

发布时间: 2021-03-10 18:46:56

『壹』 为什么芯片一般用硅制成

硅并不是地球上唯一的半导体元素,甚至算不上是最好的。但很重要的一点版是硅是权一种非常丰富的元素。在地球上的每一个地方硅都可以很轻松地获得,并不需要特定的矿厂。而且经过了几十年技术的发展,硅的处理工艺已经发展成熟,人类已经可以可以在工厂中生产近乎完美的硅晶体。这些硅晶体相对于硅就等于是砖石相对于碳。

所以硅就当之无愧地成为了现代计算机芯片的基础。工厂生产好的硅晶体再经过切片处理变成晶圆,然后在经过蚀刻等等多项工艺流程最终制成我们可以使用的芯片。

『贰』 为何芯片要用硅作为半导体材料,怎么不用其他的

理论上所有半导体都可以作为芯片材料,但是硅的性质稳定、容易提纯、储存量巨大等等性质,是所有半导体材料中,最适合做芯片的。

在晶体管(二极管、三极管等等)未发明之前,初期电子计算机使用的是电子管,但是电子管体积巨大、功耗高、寿命短;人类第一台电子计算机使用18000个电子管,重30吨,占地150平方米,耗电功率高达150千瓦,但是其运算能力远远赶不上如今的一台掌上计算机。

其中硅因为拥有众多优良特性,使得硅成为芯片的主要材料:

(1)硅元素的含量巨大,地球元素中仅次于氧元素(地球元素含量排行:氧>硅>铝>铁>钙>钠>钾……)。

(2)硅元素提纯技术成熟,制作成本低,最初晶体管使用锗作为芯片材料,是因为当初硅元素的提纯技术不成熟,如今硅的提纯可以达到99.999999999%。

(3)硅元素的性质稳定,包括化学性质和物质性质,比如锗做成晶体管,当温度达到75℃以上时,其导电率有较大变化,而且做成PN结后锗的反向漏电流比硅大,这对芯片的稳定性非常不利。

(4)硅本身是无毒无害的物质,我们常见的很多石头都含有二氧化硅(SiO2)。

『叁』 什么是半导体 为什么芯片要用半导体做

材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。

『肆』 各位大侠我想问一下,为什么制造芯片的底一定要用到硅,找个塑料壳或别的东西代替

楼主问题的关键在于为什么制造芯片要采用“硅”而不是其他材料,专这就与硅的特性,往大了说是属半导体的特性有关,而其他材料不具备这种特性。
那半导体有什么特性是制造计算机芯片所需要的呢?众所周知,计算机语言是一种二进制语言,简单来说就是由0与1,是与否,与门与非门组成的语言,而半导体材料可以进行不同掺杂性形成pn结,使其具有整流特性实现电路的与或非门,即逻辑表达。其他材料则不能很好的实现或无法实现这一特性。这就是为什么制造芯片要采用硅而非其他材料了。

『伍』 为什么计算机里的芯片都要用如硅 这类的半导体,而不用金属。什么物理化学原理

晶体硅是半导体,空穴导电原理,导电能力介于导体和绝缘体之间,所以电路中需要半导体做各种元件,比如很多种二极管等等。简单地说,如果电路中全是铜等金属,姑且不论完成各种功能,电路也会因为短路不成立的。

『陆』 芯片为什么要用硅做

硅做为半导体,可以有很多特殊的功能.在高纯的硅加些别的微量元素可以有独特的作用,比如做2J管.3J管,实际上很多硬件都是由各种电子元件构成的 ,其中不缺乏2.3J晶体管.

『柒』 为什么选择硅片做做芯片它的信息存储原理是什么

硅材料具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。硅在室温的化学性质很稳定,且现在的硅片加工工艺,很容易制备大尺寸平整度在纳米级水平的硅片,使得该方法有望用于信息存储技术。

单晶硅:熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。

超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。

(7)制作芯片为什么要用半导体硅扩展阅读:

硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。

硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子。电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。

最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;

化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。

『捌』 什么是半导体 为什么芯片要用半导体做

我想你是要问芯片应用了半导体的什么性质了吧,由于半导体可以进行不同版掺杂性形成pn结,使其具有权整流特性实现电路的与或非门,即逻辑表达。
对于集成电路来讲,最底下的一层叫衬底(一般为P型半导体),是参与集成电路工作的。拿cmos工艺来讲,N沟道mos的p型衬底都是连在一起的,都是同一个衬底。(一般的电路中的绝缘体,只是一个载体,它起到支撑和绝缘的作用。)
再形象一点,就是,集成电路是一些电子元器件加连线构成,没有绝缘体充当绝缘和支撑。它通过加反偏和其他的技术来实现隔离(如器件二极管、三极管、场效应管)。
理解有限,希望你能满意。

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