半导体的特性

半导体主要具有三大特性：

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗，湿度每升高10度，它的电阻率就要减小到原来的1／2。温度的细微变化，能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性，可以制作感温元件——热敏电阻，用于温度测量和控制系统中。

值得注意的是，各种半导体器件都因存在着热敏特性，在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小；无光照时，电阻率很大。例如，常用的硫化镉光敏电阻，在没有光照时，电阻高达几十兆欧姆，受到光照时。电阻一下子降到几十千欧姆，电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性，制作出多种类型的光电器件，如光电二极管、光电三极管及硅光电池等。广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中，掺人极微量的杂质元素，就会使它的电阻率发生极大的变化。例如。在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素，其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm，也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素，人为地精确地控制半导体的导电能力，制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说，几乎所有的半导体器件，都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

扩展资料

1、半导体的组成部分

半导体的主要由硅（Si）或锗（Ge）等材料制成，半导体的导电性能是由其原子结构决定的。

2、半导体分类

（1）半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（ 硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物），以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

（2）按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。

此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

3、半导体的作用与价值

目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等。其中以锗、硅材料的生产技术较成熟，用的也较多。

用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品，在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面，比较重要的领域有：

（1）集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域，已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管，可在一片硅片上制成一台微信息处理器，或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗，并使信息处理速度达到微微秒级。

（2）微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段，发射器件的功率已达到数瓦，人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

（3）光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是：光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

【n型半导体】“n”表示负电的意思,在这类半导体中,参与导电的主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的“施主”杂质.所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电性能.例如,半导体锗和硅中的五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质.如果在某一半导体的杂质总量中,施主杂质的数量占多数,则这种半导体就是n型半导体.如果在硅单晶中掺入五价元素砷、磷.则在硅原子和砷、磷原子组成共价键之后,磷外层的五个电子中,四个电子组成共价键,多出的一个电子受原子核束缚很小,因此很容易成为自由电子.所以这种半导体中,电子载流子的数目很多,主要kao电子导电,叫做电子半导体,简称n型半导体.

【p型半导体】“p”表示正电的意思.在这种半导体中,参与导电的主要是带正电的空穴,这些空穴来自于半导体中的“受主”杂质.所谓受主杂质就是掺入杂质能够接受半导体中的价电子,产生同数量的空穴,从而改变了半导体的导电性能.例如,半导体锗和硅中的三价元素硼、铟、镓等原子都是受主.如果某一半导体的杂质总量中,受主杂质的数量占多数,则这半导体是p型半导体.如果在单晶硅上掺入三价硼原子,则硼原子与硅原子组成共价键.由于硼原子数目比硅原子要少很多,因此整个晶体结构基本不变,只是某些位置上的硅原子被硼原子所代替.硼是三价元素,外层只有三个价电子,所以当它与硅原子组成共价键时,就自然形成了一个空穴.这样,掺入的硼杂质的每一个原子都可能提供一个空穴,从而使硅单晶中空穴载流子的数目大大增加.这种半导体内几乎没有自由电子,主要kao空穴导电,所以叫做空穴半导体,简称p型半导体.

【p－n结】在一块半导体中,掺入施主杂质,使其中一部分成为n型半导体.其余部分掺入受主杂质而成为p型半导体,当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体时,这两个区域之间的交界层就是p-n结.p-n结很薄,结中电子和和空穴都很少,但在kao近n型一边有带正电荷的离子,kao近p型一边有带负电荷的离子.这是因为,在p型区中空穴的浓度大,在n型区中电子的浓度大,所以把它们结合在一起时,在它们交界的地方便要发生电子和空穴的扩散运动.由于p区有大量可以移动的空穴,n区几乎没有空穴,空穴就要由p区向n区扩散.同样n区有大量的自由电子,p区几乎没有电子,所以电子就要由n区向p区扩散.随着扩散的进行,p区空穴减少,出现了一层带负电的粒子区；n区电子减少,出现了一层带正电的粒子区.结果在p－n结的边界附近形成了一个空间电荷区,p型区一边带负电荷的离子,n型区一边带正电荷的离子,因而在结中形成了很强的局部电场,方向由n区指向p区.当结上加正向电压（即p区加电源正极,n区加电源负极）时,这电场减弱,n区中的电子和p区中的空穴都容易通过,因而电流较大；当外加电压相反时,则这电场增强,只有原n区中的少数空穴和p区中的少数电子能够通过,因而电流很小.因此p－n结具有整流作用.当具有p－n结的半导体受到光照时,其中电子和空穴的数目增多,在结的局部电场作用下,p区的电子移到n区,n区的空穴移到p区,这样在结的两端就有电荷积累,形成电势差.这现象称为p－n结的光生伏特效应.由于这些特性,用p－n结可制成半导体二极管和光电池等器件.如果在p－n结上加以反向电压（n区加在电源正极,p区加在电源负极）,电压在一定范围内,p－n结几乎不通过电流,但当加在p－n结上的反向电压越过某一数值时,发生电流突然增大的现象.这时p-n结被击穿.p－n结被击穿后便失去其单向导电的性能,但结并不一定损坏,此时将反向电压降低,它的性能还可以恢复.根据其内在的物理过程,p－n结击穿可分为雪崩击穿和隧道击穿两种.

半导体的特征：

一、半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、硒等，它们的电阻率通常在 之间。

二、半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。

三、如纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率约为 ，若按百万分之一的比例掺入少量杂质(如磷)后，其电阻率急剧下降为 ，几乎降低了一百万倍。半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。

常用的半导体材料是单晶硅（Si）和单晶锗（Ge）。所谓单晶，是指整块晶体中的原子按一定规则整齐地排列着的晶体。非常纯净的单晶半导体称为本征半导体。

扩展资料

一、本征半导体的原子结构

半导体锗和硅都是四价元素，其原子结构示意图如图Z0102所示。它们的最外层都有4个电子，带4个单位负电荷。通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核。

惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性。

二、应用

1、在无线电收音机及电视机中，作为“讯号放大器/整流器”用。

2、半导体可以用来测量温度，测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域，有较高的准确度和稳定性，分辨率可达0.1℃，甚至达到0.01℃也不是不可能，线性度0.2%，测温范围-100~+300℃，是性价比极高的一种测温元件。

3、半导体致冷器的发展, 它也叫热电致冷器或温差致冷器, 它采用了帕尔贴效应.

参考资料来源：百度百科-半导体

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