在一块本征半导体两端个加上电压,电子会向电源什么极移动形成电子电流

在一块本征半导体两端个加上电压,电子会向电源什么极移动形成电子电流,第1张

本征半导体中的电子在正常情况下是被共价键束缚的,不会定向运动。但是在外加足够电压(注意必须是足够电压!)的情况下,电子获得的电场力大于共价键的引力之后,就会有电子脱离共价键向电场反方向运动;于此同时电子原来所在的位置就留下了一个“空穴”,这个“空穴”的引力加上电场力的作用会使得相邻的电子很容易脱离共价键的束缚而移动到这个“空穴”处——就像多米诺骨牌一样,电子们纷纷向电场反方向运动。从测量角度而言,就形成了沿电场方向的电流。

本征半导体(intrinsic semiconductor)是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体,一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。典型的本征半导体有硅(Si)、锗(Ge)及砷化镓(GaAs)等。

本征半导体是指化学成分纯净的半导体,它在物理结构上有多晶体和单晶体两种形态,制造半导体器件必须使用单晶体。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”。在制造半导体器件的过程中会进一步提高材料的纯度,单晶体不但纯度高,在晶格结构上也是没有缺陷的,用这样的单晶体制造的器件才能保证质量。

典型的本征半导体有硅(Si)、锗(Ge)及砷化镓(GaAs)等。

实际半导体不能绝对地纯净,此类半导体称为杂质半导体。

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)。


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