半导体的阻值范围在多少?

半导体的阻值范围在多少?,第1张

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。它的重要特性表现在以下几个方面:

(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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