为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体?

为什么将自然界导电性能中等的半导体材料制成本征半导体?,第1张

由于金属材料的帕尔帖效应是相对较弱的,而半导体材料基于帕尔帖原理运行,所产生的效应也会更强一些,所以,在制冷的材料中,半导体就成为了主要的原料。

半导体制冷技术的应用原理是建立在帕尔帖原理的基础上的。1334年,法国科学家帕尔帖发现了半导体制冷作用。帕尔贴原理又被称为是”帕尔贴效益“,就是将两种不同的导体充分运用起来,使用A和B组成的电路,通入直流电,在电路的接头处可以产生焦耳热,同时还会释放出一些其它的热量。

此时就会发现,另一个接头处不是在释放热量,而是在吸收热量。这种现象是可逆的,只要对电流的方向进行改变,放热和吸热的运行就可以进行调节,电流的强度与吸收的热量和放出的热量之间存在正比例关系,与半导体自身所具备的性质也存在关系。

扩展资料

本征半导体不宜用于制作半导体器件,因其制成的器件性能很不稳定。反之,掺入一定量杂质的半导体称为杂质半导体或非本征半导体,这是实际用于制作半导体器件及集成电路的材料。

本征半导体的导电能力很弱,热稳定性也很差,因此,不宜直接用它制造半导体器件。半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。根据掺入杂质性质的不同,杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。

参考资料来源:百度百科-杂质半导体

参考资料来源:百度百科-半导体

没有半导体你就提不了这个问了在半导体中杂质 半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价结合,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主,相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多(图2)。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是杂质能级,通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位,使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子(图3)。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时,在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小,半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是导带中的电子,属电子型导电,称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电,称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对,故N型半导体中可存在少量导电空穴,P型半导体中可存在少量导电电子,它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中,少数载流子常扮演重要角色 PN结 P型半导体与N型半导体相互接触时,其交界区域称为PN结。P区中的自由空穴和N区中的自由电子要向对方区域扩散,造成正负电荷在 PN 结两侧的积累,形成电偶极层(图4 )。电偶极层中的电场方向正好阻止扩散的进行。当由于载流子数密度不等引起的扩散作用与电偶层中电场的作用达到平衡时,P区和N区之间形成一定的电势差,称为接触电势差。由于P 区中的空穴向N区扩散后与N区中的电子复合,而N区中的电子向P区扩散后与P 区中的空穴复合,这使电偶极层中自由载流子数减少而形成高阻层,故电偶极层也叫阻挡层,阻挡层的电阻值往往是组成PN结的半导体的原有阻值的几十倍乃至几百倍。PN结具有单向导电性,半导体整流管就是利用PN结的这一特性制成的。PN结的另一重要性质是受到光照后能产生电动势,称光生伏打效应,可利用来制造光电池。半导体三极管、可控硅、PN结光敏器件和发光二极管等半导体器件均利用了PN结的特性。基于PN结,就有了晶体管,才有了集成电路,电子产品中的各种芯片都是集成电路

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。


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