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半导体的导电特性

一、什么是半导体

一般把导电性介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类,硅和锗是最常用的元素半导体,化合物半导体材料有砷化镓、硫化锌、氧化亚铜等。

二、半导体的导电特性

我们以硅为例简要阐明半导体的导电机理。硅是四价元素,每个硅原子的最外层都有四个价电子,而且通过价电子与相邻的四个原子联系着,这样,相邻的两个原子就有一对共用电子对,构成共价键,达到一种稳定状况。

处于共价键中的电子是一种捆绑电子,大多不能自在移动,但因为热运动,少量电子有可能挣脱捆绑成为自在电子,一起在原共价键方位留下空穴,因为自在电子带负电,所以留下的空穴带正电,自在电子和空穴就成为了半导体中载流子。需求注意的是空穴导电并不是实际运动,而仅仅一种等效,电子定向移动时等电量的空穴会沿其反方向运动,它们一起构成了宏观电流。

一般情况下,半导体中的自在电子和空穴数量很少,导电性很差,跟着温度升高,分子热运动加剧,载流子数量增多,导电性会显着改善,这便是半导体的热敏特性。

三、N型半导体与P型半导体

如果在半导体中掺入少量其它元素,可大大提高其导电性能。

1.在硅中掺入磷,因为磷是五价元素,磷原子最外层有五个价电子,其与硅原子组成共价键时会多出一个价电子,这个电子在室温下很容易激发成为自在电子,因而此刻自在电子的浓度要比空穴的浓度大得多,导电主要靠电子进行,这种半导体称为N型半导体。

2.在硅中掺入硼,硼是三价元素,在与硅原子组成共价键时会产生大量空穴,导电主要靠空穴进行,这种半导体称为P型半导体。

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