为何半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间?

为何半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间?,第1张

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。

这个问题实际上来说并不能算是一个问题,就好比“为什么二明的身高介于大明和小明之间”一样。实际上正是因为二明的身高在大明和小明之间,所以才把他叫作“二明”的。

同理,正是因为某类物质的导电性能介于导体与绝缘体之间,所以才把它们叫作”半导体“。

无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。

扩展资料:

在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端加一个正向电压,它是导通的;

如果把电压极性反过来,它就不导电,这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第四种特性。同年,舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。

半导体的这四个特性,虽在1880年以前就先后被发现了,但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

半导体既不是导体,也不是绝缘体,就是“半导体”。晶体一般可分为导体、半导体、绝缘体三类,从晶体能带理论来讲,三者可以这样区分:

绝缘体的禁带宽度较大,价带顶的电子难以跃迁到导带底成为自由电子,故电导率较低;

导体的禁带宽度较小,价带顶的电子容易跃迁到导带底成为自由电子,同时在价带顶形成空穴,故电导率较高;

半导体禁带宽度介于二者之间,故电导率也介于二者之间。也因为这个原因,半导体价带顶的电子受到外界影响(温度、电压、光照等)时也很容易跃迁到导带底,尤其是掺杂后的半导体。这样一来就可以利用外界条件(如电压)来控制通过半导体的电流了。

另一个原因是,由于掺杂不同,半导体内部的载流子分为电子和空穴两种,比如典型的半导体器件:PN结二极管,其P区多数载流子为空穴,N区多数载流子是电子,当P区与N区相接触的时候,就会在接触面上形成PN结,使得P区与N区之间形成势垒,如此,PN结就具有了“单向导电性”,电流只能从P区注入N区,反之则不行,因此PN结便有了类似“开关”的作用。


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