1、半导体及其导电性能
根据物体的导电能力的不同,电工材料可分为三类:导体、半导体和绝缘体。
半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料,半导体的电阻率为10-3~10-9 cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别:当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化;往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时,会使它的导电能力具有可控性,这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。 2、本征半导体的结构及其导电性能
本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。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”,它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。 3、半导体的本征激发与复合现象
当导体处于热力学温度0 K时,导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时,价电子能量增高,有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电,成为自由电子。这一现象称为本征激发(也称热激发)。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的,称为电子空穴对。
游离的部分自由电子也可能回到空穴中去,称为复合。 在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡,此时,载流子浓度一定,且自由电子数和空穴数相等。 4、半导体的导电机理
自由电子的定向运动形成了电子电流,空穴的定向运动也可形成空穴电流,因此,在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子(共价键中的束缚电子)依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电,而电子的运动与空穴的运动方向相反,因此认为空穴带正电。
5、杂质半导体
掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。杂质半导体是半导体器件的基本材料。在本征半导体中掺入五价元素(如磷),就形成N型(电子型)半导体;掺入三价元素(如硼、镓、铟等)就形成P型(空穴型)半导体。杂质半导体的导电性能与其掺杂浓度和温度有关,掺杂浓度越大、温度越高,其导电能力越强。
在N型半导体中,电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
多子(自由电子)的数量=正离子数+少子(空穴)的
数量
在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。
多子(空穴)的数量=负离子数+少子(自由电子)的
数量
半导体导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,叫做半导体.
例如:锗、硅、砷化镓等.
半导体在科学技术,工农业生产和生活中有着广泛的应用.(例如:电视、半导体收音机、电子计算机等)
半导体的一些电学特性
①压敏性:有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化.
用途:制成压敏元件,接入电路,测出电流变化,以确定压力的变化.
②热敏性:有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小.
用途:制成热敏电阻,用来测量很小范围内的温度变化.
③光敏性,有的半导体在光照下电阻大为减小.
用途:制成光敏电阻,用于对光照反映灵敏的自动控制设备中.
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