什么本征半导体?什么是杂质半导体?它们各有什么特征

什么本征半导体?什么是杂质半导体?它们各有什么特征,第1张

本征半导体:完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。

本征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。完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体。

杂质半导体:本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。

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。


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