半導(dǎo)體基本知識

01半導(dǎo)體的獨特性能本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體02半導(dǎo)體的基本知識多參數(shù)組合的正弦交流電路物質(zhì)按導(dǎo)電能力的不同可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體3類。日常生活中接觸到的金、銀、銅、鋁等金屬都是良好的導(dǎo)體，；而像塑料、云母、陶瓷等幾乎不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體，；導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。自然界中屬于半導(dǎo)體的物質(zhì)有很多種類，目前用來制造半導(dǎo)體器件的材料大多是提純后的單晶型半導(dǎo)體，主要有硅(Si)、鍺(Ge)等。01半導(dǎo)體的獨特性能（1）通過摻入雜質(zhì)可明顯地改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。例如，室溫30°C時，在純凈鍺中摻入一億分之一的雜質(zhì)（稱摻雜），其電導(dǎo)率會增加幾百倍。（2）溫度可明顯地改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。利用這種熱敏效應(yīng)可制成熱敏器件，但另一方面，熱敏效應(yīng)使半導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性下降。因此，在半導(dǎo)體構(gòu)成的電路中常采用溫度補償及穩(wěn)定參數(shù)等措施。（3）光照不僅可改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，還可以產(chǎn)生電動勢，這就是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。利用光電效應(yīng)可制成光敏電阻、光電晶體管、光電耦合器和光電池等。光電池已在空間技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，為人類利用太陽能提供了廣闊的前景。由此可以看出：半導(dǎo)體不僅僅是電導(dǎo)率與導(dǎo)體有所不同，而且具備上述特有的性能，正是利用這些特性，使今天的半導(dǎo)體器件取得了舉世矚目的發(fā)展。半導(dǎo)體之所以得到廣泛的應(yīng)用，是因為它具有以下特性。多參數(shù)組合的正弦交流電路02本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體天然的硅和鍺提純后形成單晶體，稱為本征半導(dǎo)體

這是硅和鍺構(gòu)成的共價鍵結(jié)構(gòu)示意圖

晶體結(jié)構(gòu)中的共價鍵具有很強的結(jié)合力，在熱力學(xué)零度和沒有外界能量激發(fā)時，價電子沒有能力掙脫共價鍵束縛，這時晶體中幾乎沒有自由電子，因此不能導(dǎo)電一般情況下，本征半導(dǎo)體中的載流子濃度很小，其導(dǎo)電能力較弱，且受溫度影響很大，不穩(wěn)定，因此其用途還是很有限的。硅和鍺的簡化原子模型。本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體當半導(dǎo)體的溫度升高或受到光照等外界因素的影響時，某些共價鍵中的價電子因熱激發(fā)而獲得足夠的能量，因而能脫離共價鍵的束縛成為自由電子，同時在原來的共價鍵中留下一個空位，稱為“空穴”。共價鍵中失去電子出現(xiàn)空穴時，相鄰原子的價電子比較容易離開它所在的共價鍵填補到這個空穴中來，使該價電子原來所在的共價鍵中又出現(xiàn)一個空穴，這個空穴又可被相鄰原子的價電子填補，再出現(xiàn)空穴，如右圖所示。

顯然在外電場的作用下，半導(dǎo)體中將出現(xiàn)兩部分電流：一是自由電子作定向運動形成的電子電流，一是仍被原子核束縛的價電子（不是自由電子）遞補空穴形成的空穴電流。在半導(dǎo)體中同時存在自由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電，這種導(dǎo)電機理和金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電機理具有本質(zhì)上的區(qū)別。本征半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子—空穴對的現(xiàn)