本征半导体掺入微量的三价元素形成的是P型半导体,其多子为空穴。表示空穴可以等效成带正电的微粒。是以带正电的空穴导电为主的半导体。在纯硅中掺入微量3价元素铟或铝,由于铟或铝原子周围有3个价电子。
半导体导电原理:
按照前面的说法,杂质半导体有自由移动的电荷,自然可以导电。
其实在理想情况(即绝对零度)下,本征半导体确实不能导电,所有的价电子都被束缚在了共价键上。但是一般半导体的应用都是在室温下进行的,这时候由于热运动,半导体会本征激发出一对空穴电子。
在两种杂质半导体中,当然也有本征激发。也就是说在N型半导体中,也有空穴的存在,但是数量少于自由电子,这两种载流子中,数量多的我们叫它多子,少的叫做少子。在P型半导体中则相反。
本征半导体是指结构完整的纯净的半导体(譬如单晶硅)本征半导体在一定温度下,原子最外层电子有可能脱离共价键的束缚,从而成为自由电子,留下一个原来束缚电子的地方,叫空穴,电子带负电荷,空穴带正电荷(原来电中性的原子少了一个电子,带正电荷,我们也就叫空穴带正电荷了)
脱离束缚的电子(自由电子)的移动可以导电,空穴周围的价电子(注意是价电子,不是脱离束缚的自由电子)填补空穴,又会形成空穴的移动(价电子移动,空穴向相反方向移动),所以本征半导体中自由电子和空穴都是带电荷的可移动的粒子,称为载流子(所谓载流子就是在外加电场下能做定向运动的粒子,也就是说有载流子的物质才能导电).上述产生电子空穴对的过程叫本征激发,自由电子与空穴重新结合称为载流子的复合.当本征激发与载流子复合的速率达到动态平衡时,本征半导体内载流子浓度就固定不变.
本征激发与温度有关,温度越高,价电子获得能量越大,就越可能脱离共价键束缚,本征激发就越强,载流子浓度就越高,导电性就越好,而在低温时,本证激发弱,载流子浓度低,所以可以将本征半导体看作绝缘体.本征激发受温度影响很大,而且本征半导体本身的导电性就不强,所以实际中的半导体都不是本征半导体,而是掺杂半导体.
本征半导体实际应用最多的半导体是硅和锗,它们原子的最外层电子(价电子)都是四个。完全纯净的、结构完整的半导体,称为本征半导体(晶体结构)。
(1)硅和锗的晶体结构
在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。
(2)本征半导体的导电机理
(a)在绝对0度和没有外界激发时,价电子被共价键束缚,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流子),不导电,相当于绝缘体。
(b)在常温下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。即出现电子-空穴对。温度越高,本征半导体的导电能力越强,温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素,这是半导体的一大特点。
(3)本征半导体的导电机理
在电场力作用下,空穴吸引临近的电子来填补,这样的结果相当于空穴的迁移,而空穴的迁移相当于正电荷的移动,因此认为空穴也是载流子,是带正电的粒子。
在半导体外加电压的作用下,出现两部分电流:自由电子定向移动、空穴的迁移。
本征半导体中由于电子-空穴数量极少,导电能力极低。实用时采用杂质半导体(P型、N型)。
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)