半導體優劣勢全面分析圖 半導體有哪些特性和作用
一、兩大特性1. 能帶
導體，咱能理解，絕緣體，咱也能理解，不好理解的，怕是半導體了
原子組成物質時，會有很多電子混到一起，但2個相同電子沒法待在一個軌道上，于是，很多軌道就分裂成了好幾個軌道，這么多軌道擠在一起，不小心挨得近了，就變成了寬寬的大軌道 。
在量子力學里，這種細軌道叫能級，擠在一起變成的寬軌道就叫能帶有些寬軌道擠滿了電子，電子不能移動，宏觀上表現為不能導電有些寬軌道空間很空曠，電子自由移動，宏觀上表現為導電有些滿軌道和空軌道挨的太近，電子可以毫不費力從滿軌道跑到空軌道上，于是就能自由移動，這就是導體如果兩條寬軌道之間有空隙，電子單靠自己跨不過去，表現為不導電如果空隙的寬度在5ev之內，給電子加個額外能量，也能跨到空軌道上，跨過去就能自由移動，表現為導電 。
這種空隙寬度不超過5ev的固體，有時導電、有時不導電，所以叫半導體
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2. 半導體
半導體 Semiconductor 是指常溫下導電性能介于導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料
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通常金屬的電導率大于一萬（10 4 ）Ω -1 cm -1，如鋁、銅、銀、鉑等，而絕緣體的電導率則小于百億分之一（10 -10 ）Ω -1 cm -1，如橡膠、陶瓷、塑料等，電導率介于10 4-10 -10 Ω -1 cm -1 之間的一種固體材料，則被稱為半導體
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下面有點燒腦細胞
3. 摻雜特性
半導體的電導率并不是一成不變的，它會隨著摻入雜質元素、受熱、受光照、受到外力等種種外界條件，而在絕緣體和金屬之間電導率區間內發生變化，這些特性使得半導體衍生出了較為豐富的應用場景一種是摻入Ⅴ族元素（常用的有磷P、砷As），V族元素相比Ⅳ族的外層電子多出一個，多出的電子能夠作為導電的來源，這種摻雜手段被稱為N（Negative）型摻雜另一種是摻入Ⅲ族元素（常用的有硼B、氟化硼BF2），Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外層電子少一個，這種缺少電子的空位被稱為空穴，空穴同樣能夠導電，對應的摻雜手段被稱為P（Positive）型摻雜
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PN 結
把PN這兩種半導體面對面放一起會咋樣？不用想也知道，N型那些額外的電子必然是跑到P型那些空位上去了，一直到電場平衡為止，這就是大名鼎鼎的“PN結”(動圖來自《科學網》張云的博文)PN結具有單向導電性，電流只能從這一頭流向另一頭，無法從另一頭流向這一頭如果將PN結加正向電壓，即P區接正極，N區接負極，多數載流子將在外電場力的驅動下源源不斷地通過PN結，形成較大的擴散電流，稱為正向電流
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如果加個反向的電壓，多數載流子擴散運動減弱，沒有正向電流通過PN結，只有少數載流子的漂移運動形成了反向電流 。由于少數載流子為數很少，故反向電流是很微弱的，電阻很大
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一個PN 結就可以形成半導體器件中最簡單的二極管（Diode），它同時也是構筑三極管（BJT ）、金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）等其他眾多半導體器件的基礎結構
4. 光電特性
光生電：在PN結處沒有可以自由移動的電子和空穴，但是晶格原子外層有許多被束縛的共價電子 。
光照能使共價電子獲得能量，脫離晶格原子的束縛，變成可以自由移動的電子和空穴 。
而電子和空穴都是構成電流的成分，因此光照可以使PN結產生電流 。
PN結光生電的特性使它能夠制備成雪崩二極管、PIN二極管，這些器件 廣泛應用于光探測器、太陽能電池等 領域
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電生光：反之，若在PN結兩端加以正向電壓，半導體中的電子和空穴就會在結處相遇之后消失（復合），并產生一束光子，前提是制造PN結的材料為直接帶隙半導體 。PN 結電生光的特性使它能制作成發光二極管（LED）、激光二極管（LD ）等，廣泛應用于半導體照明、光通訊中的光源、3DSensing 等領域直接帶隙半導體，是指這種材料中的電子和空穴復合時遵循動量守恒，如化合物半導體材料：GaAs、GaP、GaN等 。而對于應用十分廣泛的硅材料來說，它屬于間接帶隙半導體，用硅材料制造的PN結只能制造具有整流、開關特性的二極管，并不能發出光子
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二、四大分類5. 四大分類
半導體在應用上可以分為四類產品，分別是集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器，詳細分析請持續關注
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分立器件：單個的二極管、三極管、功率半導體器件（如LDMOS、IGBT等）都屬于分立器件 。它們相比集成電路的缺點就是體積大，但是在一些場合（如超大功率、半導體照明），分立器件比集成電路更具優勢
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光電子器件（photoelectron devices）是利用電-光子轉換效應制成的各種功能器件 。光電子器件應用范圍廣泛，包括光通訊、光顯示、手機相機、夜視眼鏡、微光攝像機、光電瞄具、紅外探測、紅外制導、醫學探測和透視等多個領域
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傳感器：傳感器是將環境中的物理量轉化為電學量的一種檢測裝置
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集成電路(integrated circuit)(縮寫IC)是一種微型電子器件或部件 。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構，也叫做芯片
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芯片種類繁多，根據處理信號的不同，可以分為模擬集成電路、數字集成電路，詳細分析請持續關注我們
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三、萬億規模
6. 全球據WSTS最新數據，2018年全球半導體市場規模達到4780億美金，預測2019年全球半導體市場規模將達到4901億美金
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根據 WSTS 數據，分立器件銷售額為 241.02 億美金、光電子銷售額為 380.32 億美金、傳感器銷售額為 133.56 億美金、集成電路（Integrated Circuit，簡稱 IC）銷售額為 3932.88 億美金，分別占到全球半導體銷售總額的 5.14%、8.11%、2.85%、83.9%
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根據 IC Insights、Gartner數據，2018 年全球集成電路設計產值為 1139 億美金，集成電路封測產值為 560 億美金，IC 制造環節的產值約為 2233.8 億美金，設計、制造、封測環節的產值占比分別為 29%、57%、14%
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7. 中國從市場結構來看，中國和美洲（主要是美國）已經成為全球半導體前兩大消費市場，2018 年，其市場規模占比分別為 32%、22%，其次是歐洲和日本
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8. 應用根據 IC Insights 數據，2018年集成電路的主要下游應用可分為電腦（36.6%）、通信（36.4%）、消費電子（11.0%）、汽車（8.0%）、工控（8.0%）、軍用（6.5%），預計2023 年通信市場將超越電腦成為集成電路最大的下游市場，占比有望達到 35.7%，汽車市場占比也有望較 18 年提升 1.8pct
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物聯網及汽車電子為全球半導體市場發展新動力
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四、三大政策
9. 中國三大政策全球各國對半導體產業均有各種支持
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中國三大政策
2014年6月24日，國家集成電路推進綱要發布，國家集成電路產業投資基金正式設立
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中國制造 2025 彰顯國產化決心
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《極大規模集成電路制造技術及成套工藝》項目，因次序排在國家重大專項所列 16 個重大專項第二位，在行業內被稱為“02 專項”
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五、重要性
10. 信息產業基石集成電路被稱為現代工業的“糧食”，在信息時代，電腦、手機、家電、汽車、高鐵、電網、醫療儀器、機器人、工業控制等各種電子產品和系統都離不開集成電路 。
美國更是把集成電路產業稱為未來 20 年從根本上改造制造業的四大技術領域之首
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11. GDP 正相關全球半導體行業的增速波動與全球GDP波動的相關性呈現高度一致（2010 至今，相關系數為 0.57）
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12. 貿易集成電路產品已成為我國最大宗進口商品 。根據我國海關總署數據，自 2015 年以來我國集成電路進口金額長期超出原油，2018 年我國集成電路進口總額超過 3100 億美金
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13. 卡脖子歐美國家為保護半導體技術，也制訂各項審查措施
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根據芯謀研究估算數據，中國企業僅在分立器件、移動處理和基帶、邏輯芯片三個領域分別實現了約 17%、12%、6%的自給，其他領域仍然重度依賴進口
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【半導體優劣勢全面分析圖 半導體有哪些特性和作用】集成電路領域嚴重的進口依賴，影響到我國的信息安全、金融安全、國防安全、能源安全，中興、華為事件更是為我們敲響了警鐘
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