基礎概念用語一覽
涵蓋半導體的物理特性、電晶體的運作原理、積體電路的構成與常用術語等基本知識。這些概念是理解各項製程、設備與產業動向的共同基礎，適合入門者與來自其他領域的讀者優先閱讀。
基礎概念的用語（71 個）
- 人工智慧（AI）人工智慧（AI）是以在電腦上重現、模仿人類智慧行為（推理、學習、辨識、判斷）為目的之技術與研究領域的總稱。
- 機器學習機器學習是人工智慧（AI）的一個分支，指不需撰寫明確的程式，而是從資料中自動學習模式與規律，以執行預測、分類、生成等任務之方法的總稱。
- 半導體半導體是導電性介於導電的導體（金屬）與不導電的絕緣體（橡膠、陶瓷）之間的材料，可藉由微量摻雜或施加電壓、光、溫度等外部刺激，精密控制其導電性。
- 深度學習深度學習是將人工神經網路多層堆疊的機器學習手法，能從大規模資料中自動擷取並學習特徵，是 AI 熱潮的核心技術。
- 積體電路（IC）積體電路（IC・LSI）是將電晶體・二極體・電阻・電容等電路元件，以微細加工一併製作在1片矽晶片上的元件。1958年由 Jack Kilby 與 Robert Noyce 各自獨立…
- GPU（圖形處理器）GPU（圖形處理器）是將數千～數萬個小型運算核心平行配置，以超高速處理矩陣運算與向量運算的半導體晶片，已從3D繪圖專用處理器演進為AI時代的核心運算元件。
- ASIC（特殊應用積體電路）ASIC（特殊應用積體電路）是針對特定用途設計與製造的積體電路，以專用電路實作目標處理，在功耗、處理速度與電路面積上發揮最佳化的性能。
- 晶圓代工與 Fabless、IDM半導體企業依是否自行設計與製造，分為 IDM（設計到製造一手包辦）、Fabless（只做設計）與晶圓代工（只接受委託製造）三種經營模式。
- CPU（中央處理器）CPU（中央處理器）是依序解讀並執行程式指令，統籌運算、控制與記憶體存取的電腦核心晶片。以少數高效能核心擅長循序處理與條件分支，並以大容量快取壓低延遲。目前多核心架構已是標準，伺服…
- FPGA（現場可程式化邏輯閘陣列）FPGA（現場可程式化邏輯閘陣列）是製造後可由使用者自由改寫電路架構的半導體晶片。不需要 ASIC 那樣的光罩費用（NRE），且平行處理效能高於 CPU，適合少量生產、原型開發與規…
- EDA（電子設計自動化）EDA（電子設計自動化）是將半導體晶片設計自動化、高效率化之各類軟體工具的總稱。支援從 RTL 描述到邏輯合成、布局繞線、驗證與光罩資料產生（GDS-II）的整個設計流程。新思科技…
- 摩爾定律摩爾定律是英特爾共同創辦人戈登・摩爾於 1965年提出的經驗法則，指出「半導體晶片的電晶體數約每2年增加為2倍」。
- IP 核心（矽智財）IP 核心（矽智財）是可重複使用之已設計完成電路區塊的總稱，以 RTL 或 GDSII 形式提供 CPU、GPU、介面等特定功能電路，供無晶圓廠企業整合進 SoC 設計。
- IMEC（比利時微電子研究中心）IMEC（比利時微電子研究中心）是1984年於比利時魯汶成立、全球規模最大的獨立奈米電子・數位技術研發機構之一。
- 能帶理論能帶理論是說明固體中電子可能具有的能量呈帶（band）狀分布的量子力學理論，也是決定物質屬於導體、半導體或絕緣體的基礎概念。由填滿電子的價帶、電子可自由移動的導帶，以及兩者之間電子…
- 價帶價帶是半導體或絕緣體中，在絕對零度時完全被電子填滿、能量最高的能帶。此處的電子受原子束縛，本身無法傳導電流；但當電子因熱或光獲得能量而躍遷至導帶後，留下的空位會以電洞的形式參與導電…
- 導帶導帶是半導體中電子可自由移動並參與導電、能量高於價帶的能帶。在常溫下，價帶的部分電子會越過能隙躍升至導帶，以自由電子的形式傳導電流。導帶底部與價帶頂端的差值就是能隙，其大小決定了半…
- 能隙能隙是位於價帶頂端與導帶底部之間、電子無法具有的能量區域，其寬度以電子伏特（eV）表示。矽約為 1.1eV、SiC 約為 3.26eV、GaN 約為 3.4eV，這個值的大小決定了…
- 本質半導體本質半導體是幾乎不含雜質的純粹半導體，矽或鍺的完美晶體即屬此類。其特徵是因熱能從價帶激發至導帶的電子，與之後留下的電洞數量始終相等。在其中添加雜質以控制導電型態者，就是 n 型・p…
- N 型半導體與 P 型半導體N 型半導體與 P 型半導體是在本質半導體中添加雜質以控制電氣性質的2種雜質半導體。N 型加入磷或砷等施體，以自由電子為多數載子；P 型加入硼等受體，以電洞為多數載子。將這2者接合…
- 電洞電洞（hole）是半導體價帶中電子離開後留下的「電子空位」，其行為如同帶正電荷的粒子並傳導電流。當一個電子離開時，周圍的電子會接連移動來填補空位，結果電洞便朝與電子相反的方向移動。…
- 遷移率（載子遷移率）遷移率（載子遷移率）是表示半導體中電子或電洞受電場作用時移動難易程度的物性值，單位為 cm²/V·s。遷移率越高，載子移動越快，電晶體的運作速度也越快。在矽中，電子比電洞快約3倍，…
- 施體與受體施體與受體是摻雜於半導體中、決定導電型態的2種雜質。施體是磷（P）、砷（As）等價電子多1個的元素，會供應自由電子形成 n 型半導體。受體是硼（B）等價電子少1個的元素，會產生電洞…
- 復合（載子復合）復合是半導體中自由電子與電洞結合而雙雙消失、使載子損失的現象。電子從導帶落回價帶時，若能量以光的形式釋放，便成為 LED 或雷射的發光；若以熱的形式損失，在太陽能電池或光感測元件中…
- pn 接面pn 接面是將 p 型半導體與 n 型半導體接合而成的結構，是二極體、電晶體、太陽能電池等幾乎所有半導體元件的基礎。在接面處，電子與電洞擴散並復合，形成沒有載子的空乏區，並產生內建…
- 陷阱（載子陷阱）陷阱（載子陷阱）是由晶體缺陷、雜質或介面能態在能隙中形成、會暫時捕獲電子或電洞的能階。由於會反覆捕獲與釋放載子，因而造成臨界電壓變動、雜訊與響應延遲。另一方面，非揮發性記憶體則刻意…
- 分離式半導體（離散元件）分離式半導體（離散元件）是二極體、電晶體等在1個封裝內只容納單一功能元件的半導體零組件總稱。它是與將大量元件整合於1顆晶片的積體電路（IC・LSI）相對的概念，至今仍廣泛用於功率控…
- 二極體二極體是具有整流作用、只讓電流單向流動的最基本半導體元件，以p型與n型接合而成的pn接面為基本結構。電流可從陽極（p側）流向陰極（n側），反方向則無法流通。利用此特性，二極體被用於…
- 蕭特基二極體蕭特基二極體（SBD）是利用金屬與半導體接面所產生之電位障壁（蕭特基能障）的二極體。與pn接面不同，它只靠多數載子運作，因此順向電壓降小，且沒有少數載子的累積，切換速度非常快。廣泛…
- 齊納二極體（定電壓二極體）齊納二極體（定電壓二極體）是利用「施加超過一定值的逆向電壓時電流會急遽流通，且該電壓幾乎維持固定」此一特性的二極體。它運用齊納崩潰與雪崩崩潰這2種現象，用於產生參考電壓，以及保護電…
- 光二極體光二極體是將光轉換為電訊號的受光元件，利用光照射pn接面或pin結構時產生電子與電洞而使電流流通的光電效應。由於可得到與光強度成正比的電流，被用作光感測器、光通訊的接收元件，以及影…
- 雙極性電晶體（BJT）雙極性電晶體（BJT）是具有射極、基極、集極3個端子，由2個pn接面組合而成的放大與切換元件。因電子與電洞兩者（bipolar＝2種載子）都參與運作而得名，分為npn型與pnp型。…
- FET（場效電晶體）FET（場效電晶體）是以施加於閘極電極之電壓所產生的電場，控制源極與汲極間電流的半導體元件。由於以電壓而非電流驅動，閘極幾乎沒有電流流通、功耗小，且適合高度整合，因此以MOSFET…
- HEMT（高電子遷移率電晶體）HEMT（高電子遷移率電晶體）是以能隙不同之化合物半導體異質接面界面所形成的二維電子氣（2DEG）作為通道的高速FET。由於電子行進時不受雜質散射，可得到極高的遷移率；GaN HE…
- LED（發光二極體）LED（發光二極體）是在pn接面通以順向電流時，將電子與電洞復合時的能量以光的形式釋放的二極體。由於直接將電轉換為光，效率高、壽命長，發光顏色由材料的能隙決定。GaN系藍光LED的…
- 白光LED白光LED是用於取得白光的發光二極體，最常見的是將藍光LED與黃色螢光粉組合、混合兩者的光來產生白光的擬白光方式。藍光LED晶片使用GaN（氮化鎵）系材料。廣泛用於照明、液晶背光、…
- 雷射二極體（半導體雷射）雷射二極體（半導體雷射）是除了pn接面中電子與電洞復合所產生的發光外，還以共振腔結構放大光，輸出相位一致、指向性高之同調光的半導體元件。單色性與指向性優於LED，用於光通訊光源、光…
- 太陽能電池（太陽光電）太陽能電池是光照射pn接面時產生電子與電洞、形成電位差（光伏效應）而能取出電力的半導體元件。它將光能直接轉換為電能，既不需要燃料，也沒有可動部件。結晶矽型是量產主流，近年從轉換效率…
- 液晶顯示器（LCD）液晶顯示器（LCD）是利用液晶分子排列會隨電壓改變的性質，逐像素控制背光穿透量來顯示影像的顯示器。具有輕薄、低功耗的特點，廣泛用於電視、智慧型手機與PC螢幕。由於液晶本身不發光，各…
- 空乏層空乏層是在 pn 接面或金屬－半導體接面的界面附近形成、幾乎不存在電子與電洞等自由載子的區域，也稱為空乏區或空間電荷區，是各種半導體元件運作的核心結構。
- 費米能階費米能階是絕對零度下電子所佔據能量的最高值，在有限溫度下則定義為電子佔據機率恰為50%的能量，是表示半導體電子狀態的基準線，也是判讀導電型與載子濃度最重要的指標。
- 內建電位內建電位是在 pn 接面或金屬－半導體接面的空乏層中自然產生的電位差（電位障壁），即使在未施加外部電壓的熱平衡狀態下也存在，作為阻止載子擴散的障壁。
- 功函數功函數是將物質中的電子取出至真空所需的最小能量，定義為從費米能階到真空能階的能量差，單位為 eV，是表徵金屬與半導體電子性質的基本量。
- 電子親和能電子親和能是在半導體中從導帶底部（Ec）到真空能階的能量差，代表將導帶電子取出至真空所需的能量，常以符號 χ 表示，是異質接面與 MOS 界面設計不可或缺的物性值。
- 有效質量有效質量是將晶體中電子或電洞受到電場等外力時的移動難易度，以彷彿自由空間中的質量發生改變的方式來表示的物理量，可讓載子的運動以簡單的運動方程式處理。
- 穿隧效應穿隧效應是電子等微觀粒子憑藉量子力學的波動性，以一定機率穿過古典力學中應無法越過之能量障壁的現象，障壁越薄、越低，穿隧機率越高。
- 霍爾效應霍爾效應是對通有電流的半導體施加垂直磁場時，在同時垂直於電流與磁場的方向上出現電壓（霍爾電壓）的現象，由艾德溫・霍爾於1879年發現。這是載子受勞侖茲力偏向試片一側所致，電壓極性直…
- 載子濃度載子濃度是半導體單位體積內自由電子或電洞的數量（cm⁻³）。本質矽在室溫下僅約1×10¹⁰cm⁻³，不到矽原子密度的1兆分之1，這就是純矽幾乎不導電的原因。實用元件以摻雜將其調整在…
- 電阻率（比電阻）電阻率（比電阻）是與形狀無關、表示材料導電難易程度的物性值（Ω·cm），電阻可寫成 R = ρL/A。在半導體中 ρ = 1/{q(nμ_n + pμ_p)}，重點在於它只由載子濃…
- 電傳導（導電率）電傳導是電子或電洞等載子移動而使電流流動的現象，其導電難易以導電率 σ（S/cm，電阻率的倒數）表示。半導體的 σ = q(nμₙ + pμₚ)，由載子濃度與遷移率的乘積決定，可藉…
- 速率決定步驟（Rate-limiting Step）速率決定步驟是指在依序進行的數個過程中，由最慢的過程決定整體速度，該過程稱為速率決定步驟。在半導體的CVD中，低溫時為表面反應較慢的反應控制，高溫時為氣體供應跟不上的供應控制（擴散…
- 載子（電荷載子）載子是指在半導體中運送電荷、使電流流動的粒子，分為帶負電的電子與帶正電的電洞2種。其數量由摻雜決定，在矽中將約10¹⁰cm⁻³的本質載子濃度增加到10¹⁵～10²⁰cm⁻³。導電率…
- 異質接面（Heterojunction）異質接面是指如GaAs與AlGaAs、GaN與AlGaN這樣，將能隙不同的2種半導體以結晶形式接合而成的接面。由於可利用接合面形成的能帶階差侷限電子或光，因此用於HEMT・HBT・…
- 歐姆接觸（Ohmic Contact）歐姆接觸是指金屬與半導體的接觸中，電流與電壓成正比，且不論方向都能以低電阻導通的接觸。基本方法是將界面高濃度摻雜至10¹⁹cm⁻³以上，使載子以穿隧效應穿過能障，在矽LSI中以矽化…
- 蕭特基接面（蕭特基能障）蕭特基接面是指因金屬與半導體界面形成的能量障壁（蕭特基能障），使電流容易往單一方向流動的整流性接面。由於只靠多數載子運作，速度快，順向電壓也比pn接面低，用於蕭特基二極體（SBD）…
- 漂移電流・擴散電流漂移電流是載子受電場牽引移動而產生的電流，擴散電流是載子從濃度高處向濃度低處擴散而產生的電流。漂移電流與載子濃度・遷移率・電場成正比，擴散電流與濃度梯度及擴散係數成正比，兩者以愛因…
- HBT（異質接面雙極性電晶體）HBT（異質接面雙極性電晶體）是射極使用能隙比基極寬之材料的雙極性電晶體。能帶的階差可防止電洞逆流，因此基極可做成高濃度且薄，在高頻下獲得大的放大。InGaP/GaAs HBT用於…
- 光吸收（吸收係數）吸收係數是表示光在物質中前進時衰減難易程度的數值，光的強度依I＝I₀×exp（−αx）呈指數衰減。其倒數1/α稱為穿透深度。在半導體中，只有能量大於能隙的光會被強烈吸收，在矽中藍光…
- 截止頻率（fT）截止頻率是指電路或元件在高於該頻率時便無法充分運作的分界頻率。在濾波器中指輸出下降3dB的點，在電晶體中則指電流增益降到1的截止頻率fT。fT由內部電容的充放電時間決定，可透過微縮…
- 跳躍傳導跳躍傳導是指電子從空間上局域化的狀態跳到附近另一個局域狀態而使電流流動的傳導機制。發生在原子排列紊亂的非晶物質、有機半導體，以及高雜質濃度半導體的低溫狀態中，溫度越高越容易導通，遷…
- 懸鍵懸鍵（未鍵結鍵）是指原子所具有的鍵結中，沒有鍵結對象而多出來的鍵。它產生在矽表面、與氧化層的界面、缺陷及非晶部分，會在能隙中形成能階，捕捉載子或使其復合。製造中會以在合成氣體中的熱…
- 聲子（晶格振動）聲子是將晶體中原子集體振動的晶格振動當作粒子來處理的概念。在半導體中，它會散射電子與電洞，是降低室溫遷移率的主要因素，在矽這類間接能隙半導體的光吸收與發光中也不可或缺。熱也是由聲子…
- 光伏效應（光生伏特效應）光伏效應是對物質照光時產生電壓的現象。光照射半導體的PN接面時會產生電子電洞對，經接面內建電場分離，電子移向N型側、電洞移向P型側而產生電壓。它是太陽電池與光二極體的運作原理，與照…
- DBR（分散式布拉格反射器）DBR（分散式布拉格反射器）是將折射率不同的薄層交替堆疊，使各界面的反射光經干涉相互增強，以高比例反射特定波長的反射鏡。將各層厚度設為波長的4分之1，可得到超過99%的反射率。用於…
- 深能階（DLTS）深能階是半導體能隙中，遠離導帶或價帶邊緣位置所形成的能階。由金屬雜質或晶體缺陷造成，會捕獲載子或使其復合，縮短載子壽命，增加漏電流與暗電流。可用DLTS量測，在高速二極體中則刻意製…
- 集膚效應集膚效應是指導體通入交流電時，頻率越高，電流越集中在表面附近，幾乎不流經中心部的現象。電流流動深度的參考值稱為集膚深度，銅在1GHz時只有約2μm。頻率越高電阻越大、訊號損耗也越大…
- 德拜長度德拜長度是在可移動電荷眾多的物質中，某電荷的影響被周圍電荷抵消（屏蔽）的距離參考值。溫度越高越長，電荷密度越高越短。在半導體製造用的電漿中約為0.1mm上下，是壁面附近鞘層厚度的參…
- 介電常數（相對介電常數・k值）介電常數是表示絕緣體在電場中儲存電荷難易程度的數值，在半導體中使用相對於真空之比的相對介電常數（k值）。SiO₂約3.9，HfO₂約20～25。閘極絕緣層為了獲得大電容而使用高介電…
- 載子生命期（少數載子生命期）載子生命期（少數載子生命期）是指因注入而增加的少數載子再結合消失前的平均時間。在矽中主要由經缺陷或金屬雜質能階的再結合決定，因此即使微量的金屬汙染也會使其大幅縮短。太陽能電池與影像…
- 平帶電壓（VFB）平帶電壓（VFB）是在MOS結構中，使半導體側能帶直到表面都保持平坦的閘極電壓。由閘極電極與半導體的功函數差φms，以及絕緣膜中與界面的電荷決定，表示為VFB＝φms−Qf/Cox…
- 平均自由徑（Mean Free Path）平均自由徑是氣體分子或電漿中的粒子從一次碰撞到下一次碰撞之間所前進距離的平均值。它與壓力成反比，室溫下的氮氣約為6.6mm÷壓力（Pa），在大氣壓下約70nm，在1Pa下約7mm。…
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最後更新：2026年10月8日