提起半导体,人们就想到那小巧玲珑的晶体管收音机,人们习惯地称它为半导体．其实这仅仅是半导体应用中一个很小的方面。如今,它已渗透到人类生产、科研和各个家庭．从小小电子表到大型电子计算机；从家庭电视到自动化仪器；从电子秤到数控机床……,形形色色的现代化电子设备都离不开半导体材料。
半导体材料实际上是指锗、硅、砷化镓一类材料．因为它们的导电性介于金属和非金属之间,所以称为半导体．由于半导体的微观结构是按一定规则排列的晶体结构,因此半导体管也叫晶体管。
锗是一种浅灰色金属,质地坚硬,自然界蕴藏量很少,地壳中的含量只占有万分之七,被称为稀散金属．硅和锗不同,到处都有它的踪迹,在地壳中,除了氧以外它是含量最多的．例如砂子中就含有二氧化硅．由于硅的半导体特性必须在很高的纯度下才能显示出来,同时提纯技术又很复杂,因此,一直到50年代硅单晶材料才问世,硅的应用到70年代得到发展．而现在,它已遍及各个技术领域,显得再平常不过了。
半导体材料的导电性能在不同的温度、光照、杂质等条件下会灵敏地发生变化．正因为半导体这一非凡的“本领”,才使得它能够在技术上大显神通．例如,利用半导体对温度十分敏感的特性,制成自动化装置中常用的热敏电阻,可以测出万分之一度的温度变化。
半导体中微量的杂质,就可以使它的导电性能发生显著变化,就这一点点杂质,又使半导体大有用场．例如在一块纯硅中掺入百万分之一的杂质元素,会使它的电阻降低100 万倍。
我们知道,半导体器件与电子管或其它电子器件比较,它的优点是体积小、重量轻、安全可靠、寿命长、省电、效率高、成本低．晶体管的平均寿命比电子管长100－1000 倍,可靠性高100 倍,可称“半永久性器件”．晶体管最显著的特点是体积小．因为电子器件的体积越大,遭受损坏和出现故障的机会也越多；另一方面,元件和器件的高频性能,与它们的尺寸密切相关．电子器件的体积越小,高频率工作特性也就越好,而现代无线电、电子技术多在短波、超短波、微波等高频和超高频范围内工作,这也就是晶体管和集成电路得到迅速发展的原因所在．集成电路使电子设备向微小型发展产生了一次飞跃．实践表明: 集成电路的可靠性要比分立元件电路高100 倍左右,大规模集成电路又比一般集成电路高出100 倍以上。
什么是集成电路呢? 它主要是由许多集成块组成的,集成块是在平面晶体管技术的基础上,把晶体管、电阻及电容等都做在一小块半导体材料上,组成不能拆换的整体,代替传统的分散元件．集成块的功能和原电路的晶体管、电阻和电容的功能是相同的。
目前,制造集成电路的硅单晶材料的纯度已经很高,它为超大规模集成电路的发展提供了有利条件．在一块几毫米见方的小硅片上,制作几十万个晶体管等元件,就可以构成超大规模的集成电路．这是一件多么奇妙的事情! 超大规模集成电路的应用,大大加快了电子计算机的发展速度。
新的工业革命,使我们进入了信息时代．其主要特征是用电子计算机,把信息、电子计算机的智能与机器系统紧密结合起来,来代替人的体力劳动和一大部分脑力劳动．其实,智能机器人的内部结构正是集半导体材料和功能材料之大成,其“大脑”是电子计算机,“眼睛”是电子摄象机,“耳”和“嘴”是电子拾音和放音系统,“鼻子”是嗅敏仪,四肢的指(趾)端是能够产生调制的红外光感觉(触觉)传感器．也就是说智能机器人具有和人主要器官对应的模拟器官,因而能够像人一样,感觉外界信息并加工处理这些信息,最后作出行动反应。
电子计算机和智能机器人不但可以模拟人的感觉和思维,把人们从大量、繁重、简单的劳动中解放出来,大大提高生产和工作效率,而且还可以逾越人体机能的限制,在存贮、计算、逻辑判断、程序控制和自动化等方面,完成人难以承担的繁重工作,为我们提供崭新的生产手段和管理方法。
