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半导体的基本知识

2017-01-22 17:34:46 | 人围观 | 评论:

  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。
  载流子在电场作用下,能作定向运动的粒子。
  在半导体中,载流子有两种:自由电子和空穴。
  4、本征半导体
  完全纯净的、结构完整的半导体晶体。(纯净度 99.99999%)
  5、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。这种半导体称为杂质半导体。
  根据所掺杂质的不同,分为P型半导体和N型半导体 。
  (1)P型半导体:在本征半导体中掺入适量三价元素(硼、铝),形成空穴型(P型)半导体。它的导电能力大大高于本征半导体。
  ①多子(主要导电的载粒子):空穴。
  ②少子:自由电子(热激发形成)。
  (2)N型半导体:在本征半导体中掺入适量五价元素(磷、锑),形成自由电子型(N型)半导体。
  ①多子(主要导电的载粒子):自由电子。
  ②少子:空穴(热激发形成)。
  在两种杂质半导体中,多子是主要导电媒介,数量取决于杂质含量;少子是本征激发产生的,数量取决于环境温度。虽然杂质半导体含有数量不同的两种载流子,但整体上电量平衡,对外不显电性。




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