硅为什么能导电（半导体工艺：硅介绍）

100次浏览发布时间：2025-05-02 02:50:48

半导体广泛应用于个人电脑、电视、智能手机、数码相机、IC卡等我们熟悉的电器中。半导体中最常用的材料是硅(化学符号= Si)。硅是地球上储量第二丰富的元素，仅次于氧。大多数硅存在于土壤和岩石中，但天然水、树木和植物中也含有硅。

然而，在自然界中，硅是以氧、铝和镁的化合物形式存在的。因此，硅元素必须从化合物中提取并纯化。用于集成电路(IC)等半导体的硅需要超高纯度的“99.999999999%”(所谓的“11个9”)单晶结构，并在提取后经过各种工艺精制而成。

单晶结构是一种原子在三维空间中有序排列的结构，这种排列的基本单位被称为晶格。单晶是有序连续排列的晶格。硅晶格具有八个原子重复模式的金刚石立方晶体结构。每个硅原子通过四个键与相邻的四个硅原子结合。硅是一种非常常见的元素，由于其稳定的结构而被用作半导体的原料。

硅的提纯要消耗大量的电力。在日本，纯度至少为98%的精炼硅(锭)是从电力相对便宜的澳大利亚、中国和巴西进口的。

硅的物理特性

硅是一种脆而硬的结晶固体。具有蓝灰色的金属光泽。与元素周期表上邻近的元素相比，硅是不活泼的。硅的符号是原子序数为14的Si。它的熔点和沸点都很高。在标准条件下，硅也会像元素周期表上的其他14族元素一样形成巨大的共价结构。

硅的化学特性

在室温下，纯硅起绝缘体的作用。硅在标准温度和压力下是半导体。硅在低温下以晶体形式是惰性的。其导电性随温度升高而增大。硅容易与氧反应[2]。它能与900摄氏度以上的空气发生反应。熔化的硅变得非常活泼，必须储存在不活泼的耐火材料中，以避免任何化学反应。

硅除了是半导体的重要材料，它还有其他非常广泛的用途：