​​半导体是介于导体与绝缘体之间的关键电子材料，其独特的导电性、热敏性和光敏性奠定了现代电子技术的基石。​​ 从智能手机到航天器，半导体器件通过​​精准控制电流​​实现复杂功能，而​​掺杂工艺​​和​​PN结结构​​更是放大了其应用潜力。以下是半导体核心知识的系统梳理：

1. ​​基础定义与分类​​
   半导体电阻率介于导体（如铜）和绝缘体（如玻璃）之间，常见材料包括硅（Si）、锗（Ge）及化合物砷化镓（GaAs）。按掺杂类型分为​​N型​​（掺磷/砷，电子导电）和​​P型​​（掺硼/铝，空穴导电）。

2. ​​核心物理特性​​

   • ​​热敏性​​：温度每升高10℃，硅电阻率下降约50%，而金属变化极小。
   • ​​光敏性​​：硫化镉薄膜光照后电阻可降至1%，用于光敏电阻和太阳能电池。
   • ​​掺杂效应​​：十亿分之一浓度的硼可使硅导电性提升数万倍。

3. ​​关键结构与器件​​

   • ​​PN结​​：P型与N型半导体结合形成单向导电性，是二极管、三极管的基础。
   • ​​集成电路​​：通过光刻技术将数十亿晶体管集成到芯片，实现计算、存储等功能。
   • ​​三代材料演进​​：从硅（第一代）到GaAs（第二代），再到耐高压的碳化硅（SiC，第三代）。

4. ​​制造工艺要点​​
   晶圆制备需99.9999%纯度硅，通过​​化学气相沉积​​（CVD）和​​离子注入​​完成掺杂，纳米级光刻精度达5nm以下。

5. ​​应用场景扩展​​

   • ​​消费电子​​：CPU、存储器依赖硅基半导体。
   • ​​能源领域​​：SiC器件提升电动车逆变器效率20%。
   • ​​量子计算​​：超导半导体用于量子比特操控。

​​掌握这些基础概念后，可进一步探索半导体设计的前沿技术，如FinFET晶体管或神经形态芯片。​​ 半导体的持续创新将推动AI、物联网等领域的突破。