(1)热敏性 半导体材料的电阻率与温度有密切的关系。温度升高,半导体的电阻率会明显变小。例如纯锗(Ge),温度每升高10度,其电阻率就会减少到原来的一半。
(2)光电特性 很多半导体材料对光十分敏感,无光照时,不易导电;受到光照时,就变的容易导电了。例如,常用的硫化镉半导体光敏电阻,在无光照时电阻高达几十兆欧,受到光照时电阻会减小到几十千欧。半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”。利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等。
近年来广泛使用着一种半导体发光器件--发光二极管,它通过电流时能够发光,把电能直接转成光能。目前已制作出发黄,绿,红,蓝几色的发光二极管,以及发出不可见光红外线的发光二极管。
另一种常见的光电转换器件是硅光电池,它可以把光能直接转换成电能,是一种方便的而清洁的能源。
(3)搀杂特性 纯净的半导体材料电阻率很高,但掺入极微量的“杂质”元素后,其导电能力会发生极为显著的变化。例如,纯硅的电阻率为214×1000欧姆/厘米,若掺入百万分之一的硼元素,电阻率就会减小到0.4欧姆/厘米。因此,人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素,精确控制它的导电能力,用以制作各种各样的半导体器件。
由以上特性的,可以确定为半导体。绝对不要以为是按阻值范围划分的。
下面,是根据导电特性作出的标准划分。能带的概念是大学的,建议不必深究,不用再查,确实对中学生没必要。
可将固体划分为导体,半导体和绝缘体。
善于传导电流的物质称为导体。常见的导体有金属、电解质水溶液、电离气体等。对金属来说,内层电子能量较低,充满能带,故不参与导电。金属多数是一价的,每个原子的外层轨道有一个价电子,故晶体中N个价电子不能填满一个能带而形成导带,在外电场作用下导带中的自由电子可从外电场吸收能量,跃迁到自身导带中未被占据的较高能级上,形成电流。
绝缘体在形态上可分为固态、液态和气态。固态绝缘体中又分为非晶态(如塑料、橡胶、玻璃等)和晶态(如云母、金刚石等)两类。晶态绝缘体能带的结构与导体的不同点是:电子恰好填满能量低的能带,其它的能带都是空的,亦即绝缘体中不存在导带,只有满带和空带。满带和空带之间不可能存在电子的能量区域被称为禁带。绝缘体的基本特征就是禁带的宽度(又称能隙)很大。电子很难在热激发或外电场作用下获得足够的能量由满带跃入空带。
半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,其能带结构与绝缘体类似。在绝对零度时,只存在满带和空带。与绝缘体不同的是禁带较窄,在室温下,在外界光、热、电作用下能容易地把满带中能量较高的电子,激发到空带,把空带变为导带。同时,在满带中留下一些电子空位,这些空位称为空穴,可看成是带正电荷的准粒子。在半导体中,一方面,在外电场作用下,导带中电子作定向运动,形成电流,起导电作用;另一方面,满带中的空穴,在外电场作用下,将被其它能态的电子进来填充,同时,在这个电子能态中又产生了新的空穴,于是就出现了电子填补空穴的运动。在电场作用下,填补空穴的电子也作定向移动,形成电流。这种电子填补空穴的运动,完全相当于带正电的空穴在作与电子运动方向相反的运动。为了区别于自由电子的导电,这种导电称之为空穴导电。导带中自由电子的导电和满带中空穴导电是同时存在的,宏观上的电流就是电子电流和空穴电流的代数和。满带中的空穴数和导带中电子数正好相等,都是参与导电的载流子。半导体导电与金属导电的差别,那就是金属中只有自由电子参与导电,而半导体中导带中电子和满带中空穴都参与导电。半导体中自由电子数目较小,有可能通过外部电场作用来控制其中的电子运动。半导体的电阻率随温度不同而明显变化。温度升高时,有更多的电子被热激发,使满带中的空穴数和导带中的电子数急剧增加,导电性能大大提高,电阻率相应地大大降低。
利用欧姆定律计算:R=U/I (定义式)利用电阻定律计算:R=ρL/S (决定式)利用焦耳定律和欧姆定律的代换公式计算:R=U^2/P,,R=P/I^2如果不是纯电阻电路,,要利用闭合电路欧姆定律计算这是高中内容你说的这是单晶状态下的半导体,要想容易的理解这个问题,可以从晶格结构来理解。所谓的阻值,就是电子脱离原来束缚它的位置而变为自由电子形成导电的能力。通过量子物理的解释,任何物质都有波的概念,也就是物质波,通俗一点说就是任何物质都有震动,电子也是,那么随着温度的升高,电子所获得的的哈密尔顿量(也就是总能量)增加,震动能力也增加,这样会导致电子比低温状态下更容易脱离原位置,而导电,反应出来的效果就是阻值变小。但是,非晶状态下的半导体就不同,这时温度升高阻值变大。其原因是由于非晶状态下的一切“导”的现象(导电,导热,导磁等)都会大幅降低,就好比你点蜡烛的时候,一边化成水了,另一头还是凉的。在微观的角度上,我没听到过有谁专门去解释,个人认为是这样:在非晶状态下,晶格大小不为常数,这样会出现个别部位的电子需要很高的能量去脱出,这样的部位在加热的时候,并没有太大的变化,还有一部分电子过于紧密,在加热的时候单个电子活动能力加强,但是由于电子距离太近导致其相互斥力过大,好比刚要脱出原位置,就被周围的电子“斥”了回去,所以温度越大,电子相互之间“挤”的越紧,导致更不导电。
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