半導體 〈Semiconductor〉(二)
高雄市立高雄女子高級中學一年級馬立宜、張晉瑜、周炯彤、陳君庭/高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師修改/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

費米能階

在某一溫度下，那一個能階電子佔據的機率，遵守電子遵守的費米-狄拉克統計 。費米-狄拉克統計分佈與溫度有關，我們也定義出費米能量或者費米能階，來描述電子在不同能量下分佈的情形。在絕對零度下，電子從最低能量開始一直到所能 具有的最大能量，這個最大能量稱為費米能量或者費米能階，也就是說在絕對零度時，費米能階以下的能量均有電子佔據，費米能階以下每個能態電子存在的機率為 1，反過來說費米能階以上的能量，電子佔據的機率為0。在高溫時，費米能階被電子佔據的機率下落到了0.5。 Continue reading →

半導體 〈Semiconductor〉
高雄市立高雄女子高級中學一年級馬立宜、張晉瑜、周炯彤、陳君庭/高雄市立高雄女子高級中學物理科蔡宗賢老師修改/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

半導體

半導體是一種導電性介於導體與絕緣體之間的固體材料，由於電性質的多樣性，使得它在工程科技上的應用上，顯得非常重要。目前的電子元件，從電腦、手機到數位 影音播放器，都是以半導體作為其主要成份的設計。矽是半導體在商業用途上主要元素，到目前為止已有無數半導體材料廣泛被使用。

概觀
半導體與絕緣體很相似，兩者主要的區別在於能隙的大小(電子脫離原子束縛成為自由電子所需之最小能量)，絕緣體比半導體有較大的能隙。半導體因為有能隙，其 電子必須獲得足夠的能量，才能成為自由電子，在室溫，正如絕緣體一樣，其有較少的電子能獲得足夠的能量，從價帶跳到傳導帶成為自由電子，而能貢獻電流，因 此半導體與絕緣體，在未加電場的情形下，兩者電阻值是差不多的，也因為半導體比絕緣體有較小的能隙，所以除了溫度以外，另有其它的方法去控制它的電性。純 質型的半導體，可藉助我們稱為掺雜(doping)的過程，加入雜質而改變電性，我們可以大略的估計，在材料中貢獻電流的載子數目，從加入的雜質原子所提 供的自由電子與電洞(後面我們會觀念性的討論)的數目來決定，所以借助較大比例的掺雜，增加載子數目可提升到接近導體的電性，掺雜原子的種類不同，而使得 材料中電子與電洞的數目不同，而分為N型與P型半導體，將N型與P型接合的異質介面，會形成一內建電場，而導致自由電子與電洞能在這區域，受場的作用而移 動，這也是半導體元件在設計上很重要的依據。 Continue reading →

電晶體 （Transistor）
國立台南女子高級中學物理科邱世寬老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

電晶體（transistor）是半導體元件(semiconductor device)之一，一般常用於電子訊號的放大(amplify)或者當成開關(swich)使用。電晶體也是建構電腦、行動電話(cellular phone)和其他現代電子裝置(electronic device)的基本積木。 Continue reading →

晶圓  (Wafer)
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

在微電子學領域中，晶圓是指一片由半導材料製作而成的薄片，所謂的半導材料例如矽silicon晶體等。利用摻入雜質doping (例如使用擴散diffusion或離子佈植ion implantation)、化學性的蝕刻chemical etching、以及加各種材料的堆積deposition等方法，可以在晶圓上製作微型電路。所以半導體的製造過程中，例如製作積體電路，晶圓的製作無 疑是其中非常重要的一環。 Continue reading →

超大型積體電路（Very-large-scale Integration）
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

超大型積體電路Very-large-scale integration (VLSI)在製造過程中，將上千個以電晶體為主transistor-based的電路整合在一個晶片上的積體電路。在1970年代，當複雜的半導體和 通訊科技開始發展之際，超大型積體電路VLSI也就應運而生，大家熟知的微處理器microprocessor就是一種VLSI裝置。但是當晶片已逐漸複 雜到由數億個電晶體所組成，VLSI這個專有名詞的意義已經不再像當初僅由數千個電晶體為主的電路整合在一個晶片上那麼簡單了。 Continue reading →

微電子學（Microelectronics）
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

“Microelectronics”是一個電子學的分支，顧名思義，這個學科的主要研究重點在於非常微小的電子零件相關製造和性質有關。這些電子零件的 製造方法，皆是由一種已廣為人知的半導體製程，稱為「照相平版印刷法」photolithography所製造一般電子設計中可以製造的零件，絕大部分可 以在微電子學中找出與其相對應的元件，其中包含有：電晶體transistors、電容器capacitors、電感inductors、電阻 resistors、二極體diodes，相當然爾地，也可以在微電子學中找出和絕緣體insulators及導體conductors相同功能的元件。 Continue reading →

積體電路（Integrated Circuit）
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

在電子學領域中，積體電路Integrated circuit (或稱為IC、微型電路microcircuit、微晶片microchip、矽晶片silicon chip或晶片chip)是在一片輕薄的半導體semiconductor材料的基底substrate表面上，製作的微型化電子電路(主要由半導體元件 與被動零件passive components組成)。 Continue reading →

積體電路的封裝（Integrated Circuit Packaging）
國立台南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

最早的電路板是封裝在陶瓷(ceramic)平板內，而且因為使用該方法具有很大的可靠性，而且體積也可以縮的很小，所以軍方持續使用了多年。商業用途的電 路封裝技術很快的轉變成dual in-line package DIP的方法，首先使用陶瓷，稍後再用塑膠plastic。在80年代，因為超大型積體電路VLSI circuits的接腳數目pin counts已經超過了DIP方法實際上所能封裝的極限，所以也導致了pin grid arrayPGA和leadless chip carrierLCC等封裝方式應運而生。Surface Mount的封裝方式出現在80年代早期，但是在80年代後期非常流行。這種封裝方式並不是使用諸如J-lead或者gull-wing方法，而是採用像 是Small-Outline Integrated Circuit的方法，該方法比起DIP能節省50~30%的空間，也減少了70%的厚度。在這種封裝方式的兩側長邊處，有像海鷗翅膀gull wing般的引線leads由兩側突出protruding，而每條引線間隔0.050inches。

在20世紀90年代後期，PQFP和 TSOP的封裝方法在製作高接腳數目的裝置中high pin count devices最為常見，然而PGA的封裝方式仍常常被用於高檔的微處理器high-end microprocessors。英特爾公司和AMD公司目前在製作高檔的微處理器時，正由PGA封裝技術轉移至land grid arrayLGA封裝技術。

自1970年代以來，Ball grid array BGA的封裝技術已經存在。Flip-chip Ball Grid Array的封裝技術在20世紀90年代開始發展，該技術比起其他封裝技術，可以允許更多接角數目。在FCBGA的封裝中，晶圓die是被固定在 upside-down (flipped)，然而利用類似印刷電路板的方式，而不是傳統導線的方式，經由封裝基底package substrate連接封裝球package balls。

參考資料：
英文維基百科版：http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit_packaging