深入到具体理论,需要从能带角度来解释,这个相对要深一些。本征半导体在绝对零度是不导电的,因为导带中没有电子,在温度、光照等作用下,价带电子跃迁到导带形成自由电子,价带中形成空穴,这就是电子空穴对;掺杂半导体杂质原子提供电子或空穴。而导体的导带是半满带,本身就有大量自由电子,不需要激发跃迁,所以导电性好。绝缘体因为禁带宽度很大,因此价带上的电子很难跃过禁带跃迁到导带,导带上没有电子就不导电。
1. 导体:容易导电的物体。如:铁、铜等
2. 绝缘体:几乎不导电的物体。如:橡胶等
3. 半导体:半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。 半导体的电阻率为10-3~109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体特点:
1) 在外界能源的作用下,导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。
2) 在纯净半导体内掺入杂质,导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。
2.1.2 本征半导体
1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%,常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。
硅和锗都是4价元素,它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图:
外层电子受原子核的束缚力最小,成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。
外层电子受原子核的束缚力最小,成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。
2.本征半导体的共价键结构
本征晶体中各原子之间靠得很近,使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引,分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有,并为它们所束缚,在空间形成排列有序的晶体。如下图所示:
硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图
3.共价键
共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的,这两个电子被成为束缚电子。束缚电子同时受两个原子的约束,如果没有足够的能量,不易脱离轨道。因此,在绝对温度T=0°K(-273°C)时,由于共价键中的电子被束缚着,本征半导体中没有自由电子,不导电。只有在激发下,本征半导体才能导电
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)