为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体?

为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体?,第1张

由于金属材料的帕尔帖效应是相对较弱的,而半导体材料基于帕尔帖原理运行,所产生的效应也会更强一些,所以,在制冷的材料中,半导体就成为了主要的原料。

半导体制冷技术的应用原理是建立在帕尔帖原理的基础上的。1334年,法国科学家帕尔帖发现了半导体制冷作用。帕尔贴原理又被称为是”帕尔贴效益“,就是将两种不同的导体充分运用起来,使用A和B组成的电路,通入直流电,在电路的接头处可以产生焦耳热,同时还会释放出一些其它的热量。

此时就会发现,另一个接头处不是在释放热量,而是在吸收热量。这种现象是可逆的,只要对电流的方向进行改变,放热和吸热的运行就可以进行调节,电流的强度与吸收的热量和放出的热量之间存在正比例关系,与半导体自身所具备的性质也存在关系。

扩展资料

本征半导体不宜用于制作半导体器件,因其制成的器件性能很不稳定。反之,掺入一定量杂质的半导体称为杂质半导体或非本征半导体,这是实际用于制作半导体器件及集成电路的材料。

本征半导体的导电能力很弱,热稳定性也很差,因此,不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同,杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。

参考资料来源:百度百科-杂质半导体

参考资料来源:百度百科-半导体

制成本征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯,然后人工掺杂,通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性,以达到人们的需求。能不能导电就是看这种材料中有没有自由移动的电子。所以通过提纯和掺杂就能改变材料的导电性能。本征半导体(intrinsic semiconductor))完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。但实际半导体不能绝对的纯净,此类半导体称为杂质半导体。本征半导体一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。更通俗地讲,完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。本征导电在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子-空穴对。上述产生的电子和空穴均能自由移动,成为自由载流子(free carrier),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。在本征半导体中,这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高,其浓度基本上是按指数规律增长的。复合导带中的电子会落入空穴,使电子-空穴对消失,称为复合(recombination)。复合时产生的能量以电磁辐射(发射光子photon)或晶格热振动(发射声子phonon)的形式释放。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,此时本征半导体具有一定的载流子浓度,从而具有一定的电导率。加热或光照会使半导体发生热激发或光激发,从而产生更多的电子-空穴对,这时载流子浓度增加,电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小,载流子浓度对温度变化敏感,所以很难对半导体特性进行控制,因此实际应用不多。特点本征半导体特点:电子浓度=空穴浓度(掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以具有本征半导体特点。)缺点缺点:载流子少,导电性差,温度稳定性差!


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