半导体晶体的概念,性质和特点是什么?

半导体晶体的概念,性质和特点是什么?,第1张

半导体绝缘体和导体由禁带宽度划分,即导带与价带之间的相对位置决定。

1 导体的导带和价带基本重合,禁带宽度为0,电子由价带进入导带基本无需额外能量,因此内部存在大量自由电子,具有低电阻率

2 半导体导带和价带距离适中,即禁带宽度适中,因此价带中的电子在常见能量级别的激励下,例如光、热和电压,即可进入导带,导致半导体电阻率变化。

3 绝缘体与半导体类同,但禁带宽度很宽,需要大量能量才能导电,例如高于5000V的高压电,因此电阻率很高。光和热通常无法导致绝缘体导电,绝缘体一般耐热性不高,能导致电子跃迁到导带的温度下,大部分碳基绝缘体已经碳化,其余绝缘体已经熔化或气化。

锗、硅、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,叫做半导体。

半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件(热敏电阻);利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件,像光电池、光电管和光敏电阻等。

半导体还有一个最重要的性质,如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件,如半导体二极管、三极管等。

把一块半导体的一边制成P型区,另一边制成N型区,则在交界处附近形成一个具有特殊性能的薄层,一般称此薄层为PN结。图中上部分为P型半导体和N型半导体界面两边载流子的扩散作用(用黑色箭头表示)。中间部分为PN结的形成过程,示意载流子的扩散作用大于漂移作用(用蓝色箭头表示,红色箭头表示内建电场的方向)。下边部分为PN结的形成。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡。


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