半导体基础常识（半导体知多少）

半导体行业这些年真的非常火，火到我要经常跟非同行朋友，亲戚解释和辟谣网上的各种小道消息。啥叫半导体，啥又叫第三代半导体。啥又叫芯片，啥又叫晶圆。我觉得可以再写点东西，自己也总结一下了。

首先，第一个问题，什么叫半导体？用一张图来解释（红字标识）：

物体是否导电，是一个相对的概念。而半导体也是指一段大概是10的-4~10次方的电阻率区间的物体。

其次，什么因素决定了物体的导电能力。再用一张图来解释：

电子一般存大于价带中，高能电子脱离价带，达到导带，使用这种材料具有导电的能力。对于导体，导带上电子充足，所以可以导电。半导体在外加一定电压的情况下，导带上出现电子，也就具备了导电能力。

从单个原子的角度去理解能带：

价带：0K条件下能量最高的是价电子所填充的能带，价带顶部的能量记为EV 。

导带： 0K条件下最低的没有被电子填充的能带通常称为导带，带底的能量记为EC。

禁带：导带和价带之间不存在电子的允许的能态，即为禁带。

禁带宽度：导带和价带之间的能量差通常记为禁带宽度Eg=Ec-Ev。它反映了半导体原子最外层价电子脱离束缚变为自由电子所需要的能量，因此它的大小决定了半导体的导电性。这种可以被控制的导电特性是非常有用的。

那么什么的材料可以成为半导体？对于纯净的材料而言：

外围电子N=4 的元素既易失去，又易得到电子，同别的原子以共价键化合，形成外围8电子的稳定晶体结构，是最理解的材料。

同时，四族 四族，三族 五族也可以复合成稳定的晶体结构：

三代半导体SiC

三代半导体GaN

一代半导体：最早用的是锗，后来又从锗变成了硅，并且几乎完全取代。原因在于：硅的产量相对较多，具备成本优势。技术开发更加完善。但是，到了40纳米以下，锗的应用又出现了，因为锗硅通道可以让电子流速更快。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到，将来会涉及到碳的应用。

二代半导体：为化合物半导体。主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。4G时代的大部分通信设备的材料。

三代半导体：性能优势就在于耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低。5G时代的主要材料。因普遍为宽禁带材料，三代半导体也叫宽禁带半导体。

三代半导体在性能上都优于一二代，但由于制造成本，工艺难度，不同代的半导体目前没有绝对的替代关系，各自有合适的领域。