什么是半导体? 从微观角度去解释。

什么是半导体? 从微观角度去解释。,第1张

从微观角度去看,半导体就是具有一定宽度禁带的材料;如果禁带宽度Eg很大(例如Eg>5eV),即为绝缘体。没有禁带(禁带宽度为0)的即为金属。

但是绝缘体在高温下也可以转变为半导体,因为高温时会通过本征激发产生出一定数量的载流子(电子和空穴),从而具有一定的导电性。例如金刚石在室温时是不导电的绝缘体,但是在摄氏600度以上时即变为半导体。因此金刚石晶体管的工作温度在数百度以上。

稀释的食盐水确实电导率降低了,但不会变成半导体。

电导率的大小只是区别半导体的条件之一。

电导率与温度的相关性是一个重要条件。在绝对零度的时候,半导体是不导电的,这是因为半导体的费米能级穿过禁带。

然而在绝对零度的时候,金属是导电的,因为金属的费米能级穿过导带。

锗、硅、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体,它们的导电能力介于导体和绝缘体之间,叫做半导体。半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件(热敏电阻);利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件,像光电池、光电管和光敏电阻等。半导体还有一个最重要的性质,如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件,如半导体二极管、三极管等。把一块半导体的一边制成P型区,另一边制成N型区,则在交界处附近形成一个具有特殊性能的薄层,一般称此薄层为PN结。图中上部分为P型半导体和N型半导体界面两边载流子的扩散作用(用黑色箭头表示)。中间部分为PN结的形成过程,示意载流子的扩散作用大于漂移作用(用蓝色箭头表示,红色箭头表示内建电场的方向)。下边部分为PN结的形成。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡。


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