L'industria dei semiconduttori si concentra principalmente su circuiti integrati, elettronica di consumo, sistemi di comunicazione, produzione di energia fotovoltaica, applicazioni di illuminazione, conversione di potenza ad alta potenza e altri campi. Dal punto di vista della tecnologia o dello sviluppo economico, l’importanza dei semiconduttori è enorme
La maggior parte dei prodotti elettronici odierni, come computer, telefoni cellulari o registratori digitali, hanno una relazione molto stretta con i semiconduttori come unità principali. I materiali semiconduttori comuni includono silicio, germanio, arseniuro di gallio, ecc. Tra i vari materiali semiconduttori, il silicio è il più influente nelle applicazioni commerciali.
I semiconduttori si riferiscono a materiali con conduttività tra conduttori e isolanti a temperatura ambiente. Grazie alla sua ampia applicazione nel campo della radio, della televisione e della misurazione della temperatura, l'industria dei semiconduttori ha un potenziale di sviluppo enorme e in continua evoluzione. La conduttività controllabile dei semiconduttori gioca un ruolo cruciale sia in campo tecnologico che economico.
A monte dell'industria dei semiconduttori ci sono le società di progettazione di circuiti integrati e le società di produzione di wafer di silicio. Le società di progettazione di circuiti integrati progettano schemi circuitali in base alle esigenze del cliente, mentre le società di produzione di wafer di silicio producono wafer di silicio utilizzando il silicio policristallino come materia prima. Il compito principale delle aziende produttrici di circuiti integrati midstream è trapiantare gli schemi circuitali progettati dalle società di progettazione di circuiti integrati sui wafer prodotti dalle aziende produttrici di wafer di silicio. I wafer completati vengono quindi inviati alle fabbriche di confezionamento e test dei circuiti integrati a valle per l'imballaggio e il test.
Le sostanze in natura possono essere suddivise in tre categorie in base alla loro conduttività: conduttori, isolanti e semiconduttori. I materiali semiconduttori si riferiscono a un tipo di materiale funzionale con conduttività tra materiali conduttivi e isolanti a temperatura ambiente. La conduzione si ottiene attraverso l'uso di due tipi di portatori di carica, elettroni e lacune. La resistività elettrica a temperatura ambiente è generalmente compresa tra 10-5 e 107 ohm · metri. Solitamente la resistività aumenta con l'aumentare della temperatura; Se vengono aggiunte impurità attive o irradiate con luce o radiazioni, la resistività elettrica può variare di diversi ordini di grandezza. Il rilevatore al carburo di silicio è stato prodotto nel 1906. Dopo l'invenzione dei transistor nel 1947, i materiali semiconduttori, come campo di materiali indipendente, hanno fatto grandi progressi e sono diventati materiali indispensabili nell'industria elettronica e nei campi high-tech. La conduttività dei materiali semiconduttori è altamente sensibile a determinate impurità in tracce a causa delle loro caratteristiche e parametri. I materiali semiconduttori con elevata purezza sono chiamati semiconduttori intrinseci, che hanno un'elevata resistività elettrica a temperatura ambiente e sono cattivi conduttori di elettricità. Dopo aver aggiunto impurità adeguate ai materiali semiconduttori ad elevata purezza, la resistività elettrica del materiale viene notevolmente ridotta a causa della fornitura di portatori conduttivi da parte degli atomi di impurità. Questo tipo di semiconduttore drogato viene spesso definito semiconduttore con impurità. I semiconduttori con impurità che si basano sugli elettroni della banda di conduzione per la conduttività sono chiamati semiconduttori di tipo N, mentre quelli che si basano sulla conduttività dei fori della banda di valenza sono chiamati semiconduttori di tipo P. Quando diversi tipi di semiconduttori entrano in contatto (formando giunzioni PN) o quando i semiconduttori entrano in contatto con i metalli, avviene la diffusione a causa della differenza nella concentrazione di elettroni (o lacune), formando una barriera nel punto di contatto. Pertanto, questo tipo di contatto ha una conduttività unica. Utilizzando la conduttività unidirezionale delle giunzioni PN, è possibile realizzare dispositivi semiconduttori con diverse funzioni, come diodi, transistor, tiristori, ecc. Inoltre, la conduttività dei materiali semiconduttori è altamente sensibile ai cambiamenti delle condizioni esterne come calore, luce, elettricità, magnetismo, ecc. Sulla base di ciò, è possibile produrre vari componenti sensibili per la conversione delle informazioni. I parametri caratteristici dei materiali semiconduttori includono l'ampiezza del bandgap, la resistività, la mobilità dei portatori, la durata dei portatori fuori equilibrio e la densità delle dislocazioni. L'ampiezza del bandgap è determinata dallo stato elettronico e dalla configurazione atomica del semiconduttore, che riflette l'energia richiesta affinché gli elettroni di valenza negli atomi che compongono questo materiale si eccitino dallo stato legato allo stato libero. La resistività elettrica e la mobilità dei portatori riflettono la conduttività di un materiale. La durata dei portatori di non equilibrio riflette le caratteristiche di rilassamento dei portatori interni nei materiali semiconduttori che passano dallo stato di non equilibrio allo stato di equilibrio sotto effetti esterni (come la luce o il campo elettrico). La dislocazione è il tipo più comune di difetto nei cristalli. La densità di dislocazione viene utilizzata per misurare il grado di integrità reticolare dei materiali semiconduttori monocristallini, ma per i materiali semiconduttori amorfi questo parametro non è presente. I parametri caratteristici dei materiali semiconduttori non solo possono riflettere le differenze tra materiali semiconduttori e altri materiali non semiconduttori, ma, cosa ancora più importante, possono riflettere le differenze quantitative nelle caratteristiche di vari materiali semiconduttori e persino dello stesso materiale in situazioni diverse.
