半导体导电的基本特性是什么

半导体导电的基本特性是什么,第1张

答:纯净的半导体材料在绝对零度(一273℃)时,其内部没有载流子可供导电,此时的半导体与绝缘体非常相似。但是,随着外加条件的改变(如环境温度、光照增强、掺杂等),半导体中就会出现载流子,从而具有一定的导电能力。其导电特性如下:(1)热敏特性:随着环境温度的升高,半导体的电阻率下降,导电能力增强.(2)光敏特性:有些半导体材料(硫化铜)受到光照时,电阻率明显下降,导电能力变得很强无光照时,又变得像绝缘体一样不导电,利用这一特性可制成各种光敏器件.(3)掺杂特性:在纯净的半导体中掺入某种合适的微量杂质元素,就能增加半导体中载流子的浓度,从而可以增强半导体的导电能力。(4)其他敏感特性:有些半导体材料具有压敏、磁敏、湿敏、嗅敏、气敏等特性,还有些半导体材料,它们的上述某些特性还能逆转。

半导体因掺杂不同使得导电原理不同,半导体的导电是通过掺杂实现的。

如Si 是目前集成电路中常用的材料,最外层电子是4个。

1、通过掺杂B(最外层3个电子),可以形成受主能级,让价带产生大量空穴,从而实现导电,这是第一种:P型半导体。根据电中性原理(Nd ≈ n ,其中Nd为受主能级的电离杂质浓度)。

2、通过掺杂P(最外层4个电子),可以形成施主能级,让导带产生大量电子,从而实现导电,这是第二种:N型半导体。根据电中性原理(Na ≈ p ,其中Na为施主能级的电离杂质浓度)。

3、不掺杂,既为本征半导体,自由移动的电子与空穴成对出现ni^2=n * p ; n = p,所以n、p的量均较小。所以本征半导体不导电或者说电导率很低。

半导体主要具有三大特性:

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗,湿度每升高10度,它的电阻率就要减小到原来的1/2。温度的细微变化,能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性,可以制作感温元件——热敏电阻,用于温度测量和控制系统中。

值得注意的是,各种半导体器件都因存在着热敏特性,在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小;无光照时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻,在没有光照时,电阻高达几十兆欧姆,受到光照时。电阻一下子降到几十千欧姆,电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等。广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素,就会使它的电阻率发生极大的变化。例如。在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素,其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm,也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有的半导体器件,都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

扩展资料

1、半导体的组成部分

半导体的主要由硅(Si)或锗(Ge)等材料制成,半导体的导电性能是由其原子结构决定的。

2、半导体分类

(1)半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

(2)按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。

此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

3、半导体的作用与价值

目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等。其中以锗、硅材料的生产技术较成熟,用的也较多。

用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品,在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面,比较重要的领域有:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。


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