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本征半导体与杂质半导体的导电特性

2016-10-23 10:38:41 | 人围观 | 评论:

    按导电性能分,可分为导体、绝缘体和半导体。自然界中很容易导电的物质称为导体,金属一般都是导体。有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡皮、陶瓷、塑料和石英。有另一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间,称为半导体,如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
1、本征半导体
   实际应用最多的半导体是硅和锗,它们原子的最外层电子(价电子)都是四个。完全纯净的、结构完整的半导体,称为本征半导体(晶体结构)。
(1)硅和锗的晶体结构
   在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。

图1 硅和锗的具体结构
(2)本征半导体的导电机理
  (a)在绝对0度和没有外界激发时,价电子被共价键束缚,本征半导体中没有可以运动的带电粒子(即载流子),不导电,相当于绝缘体。
  (b)在常温下,由于热激发,使一些价电子获得足够的能量而脱离共价键的束缚,成为自由电子,同时共价键上留下一个空位,称为空穴。即出现电子-空穴对。温度越高,本征半导体的导电能力越强,温度是影响半导体性能的一个重要的外部因素,这是半导体的一大特点。
(3)本征半导体的导电机理
   在电场力作用下,空穴吸引临近的电子来填补,这样的结果相当于空穴的迁移,而空穴的迁移相当于正电荷的移动,因此认为空穴也是载流子,是带正电的粒子。
   在半导体外加电压的作用下,出现两部分电流:自由电子定向移动、空穴的迁移。
   本征半导体中由于电子-空穴数量极少,导电能力极低。实用时采用杂质半导体(P型、N型)。
2、杂质半导体
   在本征半导体中掺入某些微量的杂质,就会使半导体的导电性能发生显著变化。
   使自由电子浓度大大增加的杂质半导体称为N型半导体,使空穴浓度大大增加的杂质半导体称为P型半导体。
   N型半导体:掺入微量5价元素(磷)  多子:电子  少子:空穴
   P型半导体:掺入微量3价元素(硼)  多子:空穴  少子:电子
半导体的导电特点:
  (1)当受外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化。
  (2)往纯净的半导体中掺杂,会使它的导电能力急剧增加。




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