半导体的原理是什么？

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物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。

本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带（见能带理论），受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。空穴导电并不是实际运动，而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 [1]  。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子- 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。

Eg是两个能带之间的带隙宽度，即禁带宽度。

固体按导电能力的大小可以分为金属、半导体和绝缘体

固体中能带被电子填充情况只能有三种：1、空带，即能带中的电子态是空的，没有电子占据；2、满带，即能带中的电子态是满的，完全被电子占据，不存在没有电子的空状态；3、不满带，即能带被电子部分填充。

能带理论指出，如果一个晶体具有不满的能带存在，则该晶体具有导电性，当然在热平衡状态下除外。

下图为金属，半导体和绝缘体三种固体的电子填充能带情况的示意图；在金属中，被电子填充的最高能带是不满的，而且能带中电子密度很高，所有金属有着良好的导电性；对于绝缘体和半导体，在绝对零度（T=0K）时，被电子占据的最高能带是满的，称为满带，该满带上面领近能带是空的，称为空带。满带和空带之间被禁带分开，由于没有不满的能带存在，所有它们不能导电。绝缘体的禁带宽度很宽，即使在温度升高时，电子也很难从满带激发到空带中去，所以绝缘体不导电。

导体：电子填充的最高级的能带为不满带 半导体：电子填充的最高级的能带（价带）为满带，同时价带和价带之上的导带之间的带隙较小，电子更容易从价带激发到导带 绝缘体：电子填充的最高级的能带为满带，同时价带和价带之上的导带之间的带隙较大，电子不容易从价带激发到导带

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