《硅人教版必修》课件.pptVIP

*********1.2硅材料的来源与应用硅的来源硅在地壳中含量丰富，主要以二氧化硅的形式存在。石英砂石英长石硅的应用硅材料在现代科技中发挥着重要作用。半导体器件太阳能电池玻璃陶瓷1.3硅的物理性质硅是一种灰色的、脆性的半导体，在常温下为固态。硅具有较高的熔点和沸点，并且在室温下化学性质稳定。2.33密度克每立方厘米1414熔点摄氏度2355沸点摄氏度1.9电阻率欧姆厘米1.4硅的化学性质硅是一种化学性质稳定的元素，在常温下不与水、酸、碱反应。硅可以与卤素、氧气、氢气等反应，生成相应的化合物。单元二硅材料的制备硅材料的制备是生产各种半导体器件和集成电路的基础。本章将深入介绍硅材料的制备工艺，从硅的提取到单晶硅的生长，以及硅片的加工，为理解后面的半导体器件和集成电路奠定基础。2.1硅的生产工艺1硅原料石英砂等2冶炼高温下将硅矿石还原为粗硅3提纯去除杂质，得到高纯度硅4硅材料多晶硅、单晶硅等硅的生产工艺是一个复杂的过程，包含多个步骤。从硅原料开始，经过冶炼、提纯等步骤，最终得到可用于制造各种硅材料的硅。2.2多晶硅的制备硅烷还原法硅烷还原法以硅烷气体为原料，在高温下发生化学反应，生成多晶硅。该方法具有生产效率高，杂质含量低的优点。氯硅烷还原法氯硅烷还原法利用氢气还原三氯硅烷，得到多晶硅。该方法操作相对简单，但对设备要求较高。冶金法冶金法以石英砂为原料，与碳在高温下反应，生成粗硅，再经提纯得到多晶硅。该方法成本较低，但杂质含量较高。2.3单晶硅的制备1单晶硅的制备工艺单晶硅的制备工艺主要包括直拉法和区熔法两种方法。直拉法是将多晶硅熔化后，用籽晶将液态硅拉成单晶硅棒。区熔法是将多晶硅棒放在一个熔化区域中，然后通过移动熔化区域来获得单晶硅棒。2直拉法直拉法是目前工业生产单晶硅的主要方法。该方法的优势在于产率高、成本低，但缺点是晶体缺陷较多，难以获得高质量的单晶硅。3区熔法区熔法是制备高质量单晶硅的一种方法。该方法的优势在于晶体缺陷较少，能够获得高质量的单晶硅，但缺点是产率低、成本高。2.4硅片的加工1切割将多晶硅锭切割成薄片。2研磨去除表面划痕和毛刺。3抛光使表面光滑平整。4清洗去除表面杂质。硅片的加工是制造半导体器件的重要环节，它将多晶硅锭加工成所需的尺寸和形状。硅片的质量会直接影响到半导体器件的性能，因此需要严格控制每一个加工步骤。单元三半导体器件半导体器件是现代电子技术的基础。它们利用半导体材料的特殊性质，构建了各种各样的电子元件，例如二极管、晶体管等。这些元件在计算机、通信、消费电子等领域发挥着至关重要的作用。3.1硅半导体器件简介半导体器件硅半导体器件是指利用硅材料的半导体特性，制作成的各种电子器件，例如二极管、晶体管、集成电路等。硅材料硅材料是现代电子信息技术的基础，它具有良好的半导体性质，可以控制电流的流动，实现信息传递和处理。3.2pn结的形成与特性1形成过程PN结由两种类型硅材料组成:P型硅和N型硅。在接触面处，电子和空穴相互扩散形成耗尽层。2特征PN结具有单向导电性，允许电流从P型硅流向N型硅，但反方向阻挡电流。3重要应用PN结是许多电子器件的基础，包括二极管、晶体管和集成电路。3.3二极管的工作原理1正向偏置电流通过，二极管导通2反向偏置电流无法通过，二极管截止3PN结二极管由P型半导体和N型半导体构成二极管是一种重要的半导体器件，具有单向导电性。正向偏置时，二极管导通，电流可以从P型半导体流向N型半导体。反向偏置时，二极管截止，电流无法通过。3.4晶体管的工作原理1放大电流基极电流控制集电极电流2开关电路控制电流通过与否3放大信号增强弱信号强度晶体管是一种半导体器件，可用于放大电流、开关电路和放大信号。三极管具有三个区域：发射极、基极和集电极。基极电流控制着集电极电流，实现电流放大。单元四集成电路集成电路是现代电子产品不可或缺的核心部件，它将多个电子元件集成在同一块半导体材料上，大幅提高了电子设备的性能和可靠性。4.1什么是集成电路1微型电子元件集成电路是将多个电子元件，如晶体管、电阻器、电容器等，集成在一个半导体芯片上。2小型化设计集成电路可以实现复杂的电路功能，并大幅减小电路的体积和重量，提高电路的可靠性。3功能多样集成电路在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，从手机、电脑到汽车、飞机，集成电路无处不在。4.2集成电路的发展历程早期阶段1947年，晶体管的发明为集成电路的出现奠定了基础。早期集