半导体的载流子是如何形成的?

半导体的载流子是如何形成的?,第1张

当温度升高或者会受光照时,由于半导体的共价键中的价电子并不像绝缘体那样束缚的很紧,所以,价电子从外界获得能量,少说价电子会挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来共价键相应的位子上多出了带正电的空穴。而上面我们提到的自由电子和空穴就是半导体的载流子

本征半导体中的载流子都是由本征激发所产生的,一般数量不多(随温度而指数函数式增大). 但是,掺入施主杂质或者受主杂质以后,则杂质可提供大量的电子或者空穴,这就是多数载流子;这时,还是存在少数载流子,那就是本征激发出来的一些载流子.

半导体内的载流子有三种运动:载流子的扩散运动,载流子的热运动和载流子的漂移运动。(1)热运动在没有任何电场作用时,一定温度下半导体中的自由电子和空穴因热激发所产生的运动是杂乱无障的,好像空气中气体的分子热运动一样。由于是无规则的随机运动,合成后载流子不产生定向位移,从而也不会形成电流。(2)漂移运动在半导体的两端外加一电场E,载流子将会在电场力的作用下产生定向运动。电子载流子逆电场方向运动,而空穴载流子顺着电场方向运动。从而形成了电子电流和空穴电流,它们的电流方向相同。所以,载流子在电场力作用下的定向运动称为漂移运动,而漂移运动产生的电流称漂移电流。(3)扩散运动在半导体中,载流子会因浓度梯度产生扩散。如在一块半导体中,一边是N型半导体,另一边是P型半导体,则N型半导体一边的电子浓度高,而P型半导体一边的电子浓度低。反之,空穴载流子是P型半导体一边高,而N型半导体一边低。由于存在载流子浓度梯度而产生的载流子运动称为扩散运动。滴入水中的墨水会快速地向四周扩散,打开药品瓶盖,气味会很快充满整个房间等现象,是现实生活中扩散运动的典型例子,是自然界中的一种普遍规律。由于电子载流子和空穴载流子分别带负电和正电,扩散运动导致正负电荷搬迁,从而形成电流,这种由扩散运动形成的电流称扩散电流。


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