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本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點擊數(shù):    更新時間:2016-10-11
    按導(dǎo)電性能分,可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。自然界中很容易導(dǎo)電的物質(zhì)稱為導(dǎo)體,金屬一般都是導(dǎo)體。有的物質(zhì)幾乎不導(dǎo)電,稱為絕緣體,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。有另一類物質(zhì)的導(dǎo)電特性處于導(dǎo)體和絕緣體之間,稱為半導(dǎo)體,如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。
1、本征半導(dǎo)體
   實際應(yīng)用最多的半導(dǎo)體是硅和鍺,它們原子的最外層電子(價電子)都是四個。完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體,稱為本征半導(dǎo)體(晶體結(jié)構(gòu))。
(1)硅和鍺的晶體結(jié)構(gòu)
   在硅和鍺晶體中,原子按四角形系統(tǒng)組成晶體點陣,每個原子都處在正四面體的中心,而四個其它原子位于四面體的頂點,每個原子與其相臨的原子之間形成共價鍵,共用一對價電子。
硅和鍺的具體結(jié)構(gòu),硅的原子結(jié)構(gòu) 
圖1 硅和鍺的具體結(jié)構(gòu)
(2)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理
  (a)在絕對0度和沒有外界激發(fā)時,價電子被共價鍵束縛,本征半導(dǎo)體中沒有可以運動的帶電粒子(即載流子),不導(dǎo)電,相當(dāng)于絕緣體。
  (b)在常溫下,由于熱激發(fā),使一些價電子獲得足夠的能量而脫離共價鍵的束縛,成為自由電子,同時共價鍵上留下一個空位,稱為空穴。即出現(xiàn)電子-空穴對。溫度越高,本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強,溫度是影響半導(dǎo)體性能的一個重要的外部因素,這是半導(dǎo)體的一大特點。
(3)本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理
   在電場力作用下,空穴吸引臨近的電子來填補,這樣的結(jié)果相當(dāng)于空穴的遷移,而空穴的遷移相當(dāng)于正電荷的移動,因此認(rèn)為空穴也是載流子,是帶正電的粒子。
   在半導(dǎo)體外加電壓的作用下,出現(xiàn)兩部分電流:自由電子定向移動、空穴的遷移。
   本征半導(dǎo)體中由于電子-空穴數(shù)量極少,導(dǎo)電能力極低。實用時采用雜質(zhì)半導(dǎo)體(P型、N型)。
2、雜質(zhì)半導(dǎo)體
   在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì),就會使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。
   使自由電子濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體,使空穴濃度大大增加的雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。
   N型半導(dǎo)體:摻入微量5價元素(磷)  多子:電子  少子:空穴
   P型半導(dǎo)體:摻入微量3價元素(硼)  多子:空穴  少子:電子
半導(dǎo)體的導(dǎo)電特點:
  (1)當(dāng)受外界熱和光的作用時,它的導(dǎo)電能力明顯變化。
  (2)往純凈的半導(dǎo)體中摻雜,會使它的導(dǎo)電能力急劇增加。
Tags:本征半導(dǎo)體,雜質(zhì)半導(dǎo)體,半導(dǎo)體,導(dǎo)電特性  
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