1、物质的分类 按照导电能力的大小可以分为导体、半导体和绝缘体。导电能力用电阻率衡量。 导体:具有良好导电性能的物质,如铜、铁、铝 电阻率一般小于10-4Ω•cm 绝缘体:导电能力很差或不导电的物质,如玻璃、陶瓷、塑料。 电阻率在108Ω•cm以上 半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间的物质,如锗、硅。 纯净的半导体硅的电阻率约为241000Ω•cm 2、半导体的特性 与导体、绝缘体相比,半导体具有三个显著特点: (1)电阻率的大小受杂质含量多少的影响极大,如硅中只要掺入百万分之一的杂质硼,硅的电阻率就会从241000Ω•cm下降到0.4Ω•cm,变化了50多万倍; (2)电阻率受环境温度的影响很大。 例如:温度每升高8℃时,纯净硅的电阻率就会降低一半左右;金属每升高10℃时,电阻率只增加4%左右。 热敏电阻:正温度系数―随着温度的升高,电阻阻值增加 。 负温度系数 随着温度的升高,电阻阻值减小 。 (3)光线的照射也会明显地影响半导体地导电性能。 光敏电阻 3、半导体的结构 半导体材料锗和硅都是四价元素,它们原子核外层有四个价电子。正常情况下电子受原子核的束缚,不能任意移动,所以导电性能差。因为物体的导电是靠带电荷的粒子定向移动来实现的。 当向半导体内掺入杂质后,晶体内部原有的平衡被打破,当掺入硼原子时,它外层原有的三个价电子和周围的硅原子中的价电子形成“共价键”。这时硅原子不再呈电中性,好像失去了一个带负电的价电子,留下空位,称它为“空穴”。由于空穴有接收电子的性质,相当于一个正电荷。当掺入磷原子,它外层有五个价电子,形成共价键时就多出了一个价电子。此电子可以自由参加导电。把半导体中载运电荷的粒子称为载流子,带负电的自由电子和带正电的空穴都是半导体中的载流子。在掺杂的半导体中电子和空穴的数目是不相等的,这就有多数载流子和少数载流子之分。 载流子 |