A indústria de semicondutores concentra-se principalmente em circuitos integrados, eletrônicos de consumo, sistemas de comunicação, geração de energia fotovoltaica, aplicações de iluminação, conversão de energia de alta potência e outros campos. Do ponto de vista da tecnologia ou do desenvolvimento económico, a importância dos semicondutores é enorme
A maioria dos produtos eletrônicos atuais, como computadores, telefones celulares ou gravadores digitais, têm uma relação muito estreita com os semicondutores como suas unidades principais. Os materiais semicondutores comuns incluem silício, germânio, arseneto de gálio, etc. Entre os vários materiais semicondutores, o silício é o mais influente em aplicações comerciais.
Semicondutores referem-se a materiais com condutividade entre condutores e isoladores à temperatura ambiente. Devido à sua ampla aplicação em rádios, televisões e medição de temperatura, a indústria de semicondutores tem um potencial de desenvolvimento enorme e em constante mudança. A condutividade controlável dos semicondutores desempenha um papel crucial nos campos tecnológico e económico.
A montante da indústria de semicondutores estão as empresas de design de IC e as empresas de fabricação de wafers de silício. As empresas de design de IC projetam diagramas de circuitos de acordo com as necessidades do cliente, enquanto as empresas fabricantes de wafers de silício fabricam wafers de silício usando silício policristalino como matéria-prima. A principal tarefa das empresas fabricantes de IC intermediários é transplantar os diagramas de circuito projetados pelas empresas de design de IC para os wafers fabricados pelas empresas fabricantes de wafers de silício. Os wafers concluídos são então enviados para fábricas de embalagens e testes de IC downstream para embalagem e testes.
As substâncias na natureza podem ser divididas em três categorias com base na sua condutividade: condutores, isolantes e semicondutores. Os materiais semicondutores referem-se a um tipo de material funcional com condutividade entre materiais condutores e isolantes à temperatura ambiente. A condução é alcançada através do uso de dois tipos de portadores de carga, elétrons e lacunas. A resistividade elétrica à temperatura ambiente está geralmente entre 10-5 e 107 ohms · metros. Normalmente, a resistividade aumenta com o aumento da temperatura; Se impurezas ativas forem adicionadas ou irradiadas com luz ou radiação, a resistividade elétrica pode variar em várias ordens de grandeza. O detector de carboneto de silício foi fabricado em 1906. Após a invenção dos transistores em 1947, os materiais semicondutores, como um campo independente de materiais, fizeram grandes progressos e se tornaram materiais indispensáveis na indústria eletrônica e nos campos de alta tecnologia. A condutividade dos materiais semicondutores é altamente sensível a certos vestígios de impurezas devido às suas características e parâmetros. Materiais semicondutores com alta pureza são chamados de semicondutores intrínsecos, que possuem alta resistividade elétrica à temperatura ambiente e são maus condutores de eletricidade. Depois de adicionar impurezas apropriadas a materiais semicondutores de alta pureza, a resistividade elétrica do material é bastante reduzida devido ao fornecimento de portadores condutores por átomos de impureza. Este tipo de semicondutor dopado é frequentemente referido como semicondutor de impureza. Semicondutores de impureza que dependem de elétrons da banda de condução para condutividade são chamados de semicondutores do tipo N, e aqueles que dependem da condutividade do buraco da banda de valência são chamados de semicondutores do tipo P. Quando diferentes tipos de semicondutores entram em contato (formando junções PN) ou quando os semicondutores entram em contato com metais, a difusão ocorre devido à diferença na concentração de elétrons (ou buracos), formando uma barreira no ponto de contato. Portanto, este tipo de contato possui condutividade única. Utilizando a condutividade unidirecional das junções PN, podem ser fabricados dispositivos semicondutores com diferentes funções, como diodos, transistores, tiristores, etc. Além disso, a condutividade dos materiais semicondutores é altamente sensível a mudanças nas condições externas, como calor, luz, eletricidade, magnetismo, etc. Com base nisso, vários componentes sensíveis podem ser fabricados para conversão de informações. Os parâmetros característicos dos materiais semicondutores incluem largura do bandgap, resistividade, mobilidade da portadora, vida útil da portadora fora de equilíbrio e densidade de deslocamento. A largura do bandgap é determinada pelo estado eletrônico e pela configuração atômica do semicondutor, refletindo a energia necessária para que os elétrons de valência nos átomos que compõem este material sejam excitados do estado ligado para o estado livre. A resistividade elétrica e a mobilidade do portador refletem a condutividade de um material. O tempo de vida da portadora fora de equilíbrio reflete as características de relaxação das portadoras internas em materiais semicondutores em transição do estado de não equilíbrio para o estado de equilíbrio sob efeitos externos (como luz ou campo elétrico). A luxação é o tipo de defeito mais comum nos cristais. A densidade de deslocamento é usada para medir o grau de integridade da rede de materiais semicondutores de cristal único, mas para materiais semicondutores amorfos, este parâmetro não está presente. Os parâmetros característicos dos materiais semicondutores podem não apenas refletir as diferenças entre os materiais semicondutores e outros materiais não semicondutores, mas, mais importante, podem refletir as diferenças quantitativas nas características de vários materiais semicondutores e até mesmo do mesmo material em diferentes situações.
