电子器件-1-1-半导体及器件发展史
半导体器件发展历程共27页PPT资料
• 肖特基（Schottky）和莫特（Mott）于 1939年第一次提出了空间电荷区理论
• B.Davidor提出了不同半导体之间也可以 有整流效应，并提到了半导体中的一个 关键概念——少数载流子的重要性。
1947年Shockley ，Bardeen, Brattain晶体管 （transistor)；1956年获诺贝尔奖。
1949年Shockley p-n结双极晶体管（BJT）
NPN Ge 晶体管
晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿
成为现代电子 工业的基础
晶体管的基础准备
1924年衍射实验证实电子的波动性概念 1928年提出电子的费米—狄拉克统计理论 1931年，威尔逊（A.H.Wilson）提出了固态
半导体器件的发展
半导体器件的发展历程
1874年F.Braun半导体器件的第1项研究金属－半 导体接触。
1907年H.J.Round发光二极管LED。
1930年量子力学的发展以及半导体材料制备技术 的成熟；半导体的光电导、光生伏特效应、整流 效应。
1939年Schottky 肖特基势垒。
Ø1959年，Atalla提出用硅片上热生长二氧化硅层作为栅绝缘 层、贝尔实验室的Kahng和Atalla在1960年用高压水气生长二 氧化硅层获得成功，制备出了第一支MOS场效应晶体管，但性 能还是不稳定。
Ø1967年，A.S.Grove，C.T.Sah，E.H.Snow，B.E.Deal等基本 搞清了Si-SiO2系统的四种电荷的性质，并成为界面物理研究 的基础。在工艺上，找到了控制Na离子玷污的方法，并结合 净化措施和采用高纯级的基础材料，使MOS集成电路得到稳定 生产。
半导体工艺发展历程
半导体工艺发展历程
半导体工艺的发展历程大致如下：
- 20世纪40年代：电子管组成了早期计算机系统的“大脑”。
- 20世纪50年代：晶体管取代了电子管。
- 20世纪60年代：芯片之父肖克利将上百个晶体管集成在一块“芯片”上，使芯片的能力成倍增长。
- 20世纪70年代：第一颗“微处理器”芯片催生了个人计算机的繁荣，同时，新型的存储芯片也为电脑加装了海量“记忆库”。
- 20世纪80年代：“超大规模集成电路”技术让芯片可以容纳上万个晶体管，单片机的能力成倍增强。
- 20世纪90年代：芯片工艺进入深亚微米时代，设计复杂芯片的自动化工具也应运而生。
- 21世纪：移动互联网的繁荣催生了新一代的移动芯片，多核心和软硬件协同设计成为主流。
- 当前：最先进的芯片已达5纳米工艺，人工智能芯片的出现也
将给予芯片新的智能。
随着时间的推移，半导体工艺不断发展，芯片的能力也在不断提升。
这些技术的进步推动了信息时代的发展，赋能了社会的进步。
半导体发展史
半导体发展史可以分为几个阶段。
1.初期阶段：20世纪40年代，科学家发现半导体材料具有较高的电子导电性和较低
的热导率，开始研究半导体器件。
2.发展阶段：50年代，硅和砷化镓半导体晶体管的发明，使得电子器件的性能和尺寸
大大提高，这标志着半导体技术的全面发展。
3.集成电路阶段：60年代，半导体晶体管被集成在一起形成了集成电路，这标志着电
子产品的小型化和高集成度。
4.微处理器阶段：70年代，微处理器的出现，使得电脑和其他电子产品的性能和能力
大大提高。
5.大规模集成电路阶段：80年代，大规模集成电路的发展使得电子产品更加小巧、节
能、高效。
6.现代阶段：进入21世纪以来，随着纳米技术和三维集成电路的发展，半导体技术在
消费电子、通信、计算机、互联网、智能科技等领域得到了进一步提升。
半导体技术的发展历程，使得电子产品的性能和能力不断提高，并对现代科技发展产生了深远的影响。
专题报告-半导体器件的发展历程及其展望
半导体器件的发展历程及其展望摘要：1947年12月23日第一块晶体管在贝尔实验室诞生，从此人类步入了飞速发展的电子时代。
在晶体管技术日新月异的60年里，有太多的技术发明与突破，也有太多为之作出重要贡献的人，更有半导体产业分分合合、聚聚散散的恩怨情仇，当然其中还记载了众多半导体公司的浮浮沉沉。
半导体器件发明之后，人类的历史正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。
硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。
纵观半导体器件的发展历程,半导体器件对人类社会发展所产生了深刻影响。
探讨了半导体器件所取得的最新研究成果以及它今天面临的挑战及未来发展趋势。
最后阐述了世界半导体产业重心的转移及其给中国半导体产业发展带来的机遇与挑战。
关键词：半导体晶体管微电子技术积体电路半导体产业一、半导体概述半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料，例如：锗、硅、砷化镓等。
半导体材料具有三大特性∶掺杂性，热敏性，光敏性。
具体解释如下：①掺杂性在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质，其导电能力将会成百万倍地增加，如半导体二极管、三极管等。
②热敏性在一些情况下温度变化20倍，电阻率变化可达百万倍以上。
利用这一特性可制成自动控制用的热敏元件，如热敏电阻等。
③光敏性在光的照射下，电路中产生电流或电流变化。
半导体光电效应分为两类，一种光照改变电阻值，称为内光电效应，一种光照下产生一定的电动势，称为阻挡层光电效应。
利用半导体材料的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，如光电池、光电管和光敏电阻等。
另外，半导体还具有负电阻率温度特性（半导体材料在受热后电阻率随温度升高而迅速减小，这与金属材料相反），压阻效应（半导体在受到压力后除发生相应的形变外，能带结构发生相应变化，从而电阻发生变化），磁敏感特性（半导体在磁场中会产生霍尔效应、磁阻效应等，热电效应(是指把热能转变为电能的过程，其中最重要的是温差电现象），导电特性（半导体的导电，同时具有两种载流子，即电子和空穴）等其他特性。
电子行业电子技术发展历史
电子行业电子技术发展历史引言电子技术是现代电子行业的核心，它对现代社会产生了深远的影响。
本文将回顾电子行业的电子技术发展历史，从早期的发展到今天的技术创新，展示电子技术在电子行业中的重要性。
早期电子技术的发展电子技术的起源可以追溯到19世纪末。
在这个时期，科学家开始研究电流、电磁场和电子器件。
其中最重要的突破之一是电子管的发明。
电子管时代在20世纪初，电子管成为电子技术的核心。
电子管能放大电信号，并控制电流的流动。
这一技术的发明使得无线电通讯和放大器的发展成为可能。
电子管还被用于计算机和其他电子设备中。
半导体技术的兴起20世纪40年代，半导体技术开始崭露头角。
半导体材料能够控制电流的流动，具有较高的可靠性和稳定性。
最著名的半导体元件是晶体管，它在电子技术中起到了电子管的替代作用。
当代电子技术发展随着计算机技术的迅速发展，电子技术也在不断演进。
下面将重点介绍当代电子技术的发展。
集成电路的出现20世纪60年代，集成电路技术的出现极大地改变了电子行业。
集成电路将多个电子器件集成在一块芯片上，使得电子设备的尺寸更小、性能更强大。
这为计算机、通信和消费电子等领域的快速发展提供了支持。
大规模集成电路的应用20世纪70年代，大规模集成电路（VLSI）的技术进一步推动了电子技术的发展。
VLSI技术能在一块芯片上集成非常大数量的晶体管，从而提供更高的性能和更低的功耗。
这使得计算机和通信设备能够做更复杂的任务，并促进了全球互联网的发展。
可穿戴技术的崛起21世纪初，可穿戴技术开始崭露头角。
智能手表、智能眼镜和健康追踪器等可穿戴设备的出现，使得人们能够通过电子技术更方便地获取信息和监测身体健康。
可穿戴技术的兴起也推动了智能家居和物联网的发展。
人工智能和物联网的融合当代电子技术的另一个重要趋势是人工智能（AI）和物联网（IoT）的融合。
AI和IoT的相互作用使得设备能够自动获取、分析和共享数据，从而提供更智能和便捷的服务。
半导体的发展史
半导体的发展史半导体，这玩意儿，说起来可真是个科技界的传奇。
咱们今儿个就聊聊它的成长故事，不带那些高深莫测的词儿，就用大白话，让你听着跟听邻居大爷讲故事似的亲切。
想当年，半导体还是个不起眼的小角色，藏在电子世界的角落里，默默无闻。
那时候，人们还沉浸在真空管带来的那点光亮里，压根儿没想到这小东西日后能翻江倒海。
但历史的车轮滚滚向前，半导体就像是那匹突然窜出来的黑马，嗖的一下，就闯进了咱们的视野。
一开头啊，半导体是被当作替代品的角色登场的。
那时候，电子器件又大又笨重，还耗电，工程师们愁得直挠头。
嘿，这时候半导体出现了，它小巧玲珑，功耗低，简直就是电子世界的“小清新”。
一开始，人们只是用它来做些简单的放大、开关的活儿，但渐渐地，它的潜力被一点点挖掘出来。
说到这，不得不提一下晶体管的诞生，那可是半导体发展史上的一个里程碑。
晶体管一出，电子器件的世界彻底变了天。
它就像个魔术师，把电子信号玩弄于股掌之间，速度快得让人咋舌。
从此以后，电子设备越做越小，性能却越来越强，这都得感谢半导体这位幕后英雄。
二、半导体的崛起之路半导体的发展，那叫一个迅猛。
从最初的晶体管，到后来的集成电路、微处理器，每一步都走得那么坚定。
记得小时候玩的游戏机，那画面模糊得跟马赛克似的，但现在的手机、电脑，屏幕清晰得能数清脸上的毛孔。
这背后的功臣，就是半导体技术的不断进步。
2.1 集成电路的登场集成电路的出现，简直是给半导体插上了翅膀。
以前，电子器件都是零零散散的，得用好多根线连起来才能工作。
但集成电路一来，嘿，全给集成到一块小芯片上了。
这不仅让电子设备变得更小、更轻，还大大提高了性能。
咱们现在用的手机、电脑里，到处都是集成电路的身影。
2.2 微处理器的崛起再来说说微处理器吧，那可是电脑的心脏。
没有它，电脑就是一堆废铁。
微处理器其实就是一种特殊的集成电路，它负责处理电脑里的所有指令和数据。
从最早的4004微处理器到现在的多核处理器，性能提升了几千倍、几万倍。
电子元器件发展史
电子元器件发展史电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。
第一代电子产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。
五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。
集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于，电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性，所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。
在20世纪出现并得到飞速发展的电子元器件工业使整个世界和人们的工作、生活习惯发生了翻天覆地的变化。
电子元器件的发展历史实际上就是电子工业的发展历史。
190年6 ，李·德福雷斯特发明了真空三极管，用来放大电话的声音电流。
此后，人们强烈地期待着能够诞生一种固体器件，用来作为质量轻、价廉和寿命长的放大器和电子开关。
194年7 ，点接触型锗晶体管的诞生，在电子器件的发展史上翻开了新的一页。
但是，这种点接触型晶体管在构造上存在着接触点不稳定的致命弱点。
在点接触型晶体管开发成功的同时，结型晶体管论就已经提出，但是直至人们能够制备超高纯度的单晶以及能够任意控制晶体的导电类型以后，结型晶体管材真正得以出现。
195年0 ，具有使用价值的最早的锗合金型晶体管诞生。
195年4 ，结型硅晶体管诞生。
此后，人们提出了场效应晶体管的构想。
随着无缺陷结晶和缺陷控制等材料技术、晶体外诞生长技术和扩散掺杂技术、耐压氧化膜的制备技术、腐蚀和光刻技术的出现和发展，各种性能优良的电子器件相继出现，电子元器件逐步从真空管时代进入晶体管时代和大规模、超大规模集成电路时代。
半导体材料发展史
半导体材料发展史到了19世纪，科学家开始对半导体材料进行系统的研究。
英国科学家迈克尔·法拉第在1820年观察到了半导体材料硒的特殊电学性质，他发现在一定温度下，硒的电导率会随温度的升高而增加。
这一发现后来被称为"法拉第效应"，为后来的半导体研究奠定了基础。
20世纪初，德国物理学家亨利·列兹在石墨中发现了电子晶体管效应，为半导体材料的发展做出了重要贡献。
1930年代，日本物理学家志村正直发现了硅的半导体特性，他成功地制造了第一个硅晶体管。
20世纪50年代是半导体材料的黄金时期，通过合金改性和杂质掺杂等手段，科学家们成功地改变了半导体材料的电学性质。
这一时期，德国科学家卡尔·霍恩巴赫在研究中发现了掺杂磷素的硅具有N型半导体特性，而掺杂硼的硅具有P型半导体的特性。
这一发现奠定了现代半导体器件的基础。
20世纪60年代，发现了克尔效应，这是一种在金属-半导体结构中会出现的现象，进一步拓宽了半导体材料的应用范围。
同时，随着集成电路技术的发展，半导体材料得到了广泛应用。
美国企业Fairchild Semiconductor在1960年代成功地生产出第一个集成电路，这标志着半导体材料进入了集成电路时代。
20世纪70年代以后，半导体材料的发展进一步加速。
随着计算机技术、通信技术等的迅猛发展，对半导体器件的要求也越来越高。
为了满足这些需求，科学家们不断地研发新的半导体材料。
例如，发现了III-IV族半导体材料，如砷化镓、磷化镓等，它们具有更高的电子迁移率和更好的热传导性能，可以用于高速电子器件的制造。
近年来，新型半导体材料的研究也取得了一系列重要的突破。
例如，石墨烯作为一种单层碳原子构成的材料，具有出色的电导率和热传导性能，被誉为“新材料之王”。
此外，III-V族和II-VI族半导体材料、有机半导体材料等也被广泛应用于光电子器件、太阳能电池等领域。
总结起来，半导体材料的发展经历了漫长的历史过程。
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Chapter 6: Field Effect Transistor (FET) Junction FET (JFET) Metal-Semiconductor FET (MESFET) High Electron Mobility Transistor (HEMT) Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET)
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Historical Overview of Microelectronics
Vacuum Tube FET Transistor Integrated Circuit CPU Historical Overview of Microelectronics and Future
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HISTORICAL OVERVIEW OF MICROELECTRONICS
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Textbook & References
B. G. Streetman, Solid State Electronic Devices, 6th Edition, , 2007
Chapter 7: Bipolar Junction Transistor (BJT) Bipolar Junction Transistor (BJT) Heterojunction Bipolar Transistor (HBT)
Chapter 8: Optoelectronic Devices Solar Cells; Photodetectors; Light-Emitting Diodes (LED); Semiconductors Lasers
Electronic Devices
-History and Develop
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Calendar and Test
Calendar:
Course: 1st – 16th week 3 Times of Homework, Chapter 6, 7, 8 Test: 17th – 18th week
Test: Textbook, calculator
Chapter 10: High-Frequency and High-Power Devices Tunnel Diode;Gunn Diode;Impact Avalanche Transit Time (IMPATT)
3
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Outlines
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Calendar and Test
Textbook and Reference
Contacts
Historical Overview of Microelectronics and Future Development
S. M. Sze, Ed, Modern Semiconductor Device Physics, Wiley, New York, 1998.
S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd Ed., Wiley, New York, 1981.
Development
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Vacuum Tube - Diode
Principle of Thermionic Diode Frederick Guthrie (1833-1886) 1873