提起半導體,人們就想到那小巧玲瓏的晶體管收音機,人們習慣地稱它為半導體．其實這僅僅是半導體應用中一個很小的方面。如今,它已滲透到人類生產、科研和各個家庭．從小小電子表到大型電子計算機；從家庭電視到自動化儀器；從電子秤到數(shù)控機床……,形形色色的現(xiàn)代化電子設備都離不開半導體材料。

半導體材料實際上是指鍺、硅、砷化鎵一類材料．因為它們的導電性介于金屬和非金屬之間,所以稱為半導體．由于半導體的微觀結構是按一定規(guī)則排列的晶體結構,因此半導體管也叫晶體管。

鍺是一種淺灰色金屬,質地堅硬,自然界蘊藏量很少,地殼中的含量只占有萬分之七,被稱為稀散金屬．硅和鍺不同,到處都有它的蹤跡,在地殼中,除了氧以外它是含量最多的．例如砂子中就含有二氧化硅．由于硅的半導體特性必須在很高的純度下才能顯示出來,同時提純技術又很復雜,因此,一直到50年代硅單晶材料才問世,硅的應用到70年代得到發(fā)展．而現(xiàn)在,它已遍及各個技術領域,顯得再平常不過了。

半導體材料的導電性能在不同的溫度、光照、雜質等條件下會靈敏地發(fā)生變化．正因為半導體這一非凡的“本領”,才使得它能夠在技術上大顯神通．例如,利用半導體對溫度十分敏感的特性,制成自動化裝置中常用的熱敏電阻,可以測出萬分之一度的溫度變化。

半導體中微量的雜質,就可以使它的導電性能發(fā)生顯著變化,就這一點點雜質,又使半導體大有用場．例如在一塊純硅中摻入百萬分之一的雜質元素,會使它的電阻降低100 萬倍。

我們知道,半導體器件與電子管或其它電子器件比較,它的優(yōu)點是體積小、重量輕、安全可靠、壽命長、省電、效率高、成本低．晶體管的平均壽命比電子管長100－1000 倍,可靠性高100 倍,可稱“半永久性器件”．晶體管最顯著的特點是體積?。驗殡娮悠骷捏w積越大,遭受損壞和出現(xiàn)故障的機會也越多；另一方面,元件和器件的高頻性能,與它們的尺寸密切相關．電子器件的體積越小,高頻率工作特性也就越好,而現(xiàn)代無線電、電子技術多在短波、超短波、微波等高頻和超高頻范圍內工作,這也就是晶體管和集成電路得到迅速發(fā)展的原因所在．集成電路使電子設備向微小型發(fā)展產生了一次飛躍．實踐表明: 集成電路的可靠性要比分立元件電路高100 倍左右,大規(guī)模集成電路又比一般集成電路高出100 倍以上。

什么是集成電路呢? 它主要是由許多集成塊組成的,集成塊是在平面晶體管技術的基礎上,把晶體管、電阻及電容等都做在一小塊半導體材料上,組成不能拆換的整體,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散元件．集成塊的功能和原電路的晶體管、電阻和電容的功能是相同的。

目前,制造集成電路的硅單晶材料的純度已經很高,它為超大規(guī)模集成電路的發(fā)展提供了有利條件．在一塊幾毫米見方的小硅片上,制作幾十萬個晶體管等元件,就可以構成超大規(guī)模的集成電路．這是一件多么奇妙的事情! 超大規(guī)模集成電路的應用,大大加快了電子計算機的發(fā)展速度。

新的工業(yè)革命,使我們進入了信息時代．其主要特征是用電子計算機,把信息、電子計算機的智能與機器系統(tǒng)緊密結合起來,來代替人的體力勞動和一大部分腦力勞動．其實,智能機器人的內部結構正是集半導體材料和功能材料之大成,其“大腦”是電子計算機,“眼睛”是電子攝象機,“耳”和“嘴”是電子拾音和放音系統(tǒng),“鼻子”是嗅敏儀,四肢的指(趾)端是能夠產生調制的紅外光感覺(觸覺)傳感器．也就是說智能機器人具有和人主要器官對應的模擬器官,因而能夠像人一樣,感覺外界信息并加工處理這些信息,最后作出行動反應。

電子計算機和智能機器人不但可以模擬人的感覺和思維,把人們從大量、繁重、簡單的勞動中解放出來,大大提高生產和工作效率,而且還可以逾越人體機能的限制,在存貯、計算、邏輯判斷、程序控制和自動化等方面,完成人難以承擔的繁重工作,為我們提供嶄新的生產手段和管理方法。