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純凈半導體怎麼導電

發布時間: 2021-03-06 10:04:58

A. 半導體的導電特性有哪些,並簡要解釋

半導體的導電特性
自然界的各種物質就其導電性能來說,可以分為導體、絕緣體和半導體三大類。
半導體的導電能力介於導體和絕緣體之間,如硅、鍺等,它們的電阻率通常在之間。半導體之所以得到廣泛應用,是因為它的導電能力受摻雜、溫度和光照的影響十分顯著。如純凈的半導體單晶硅在室溫下電阻率約為 ,若按百萬分之一的比例摻入少量雜質(如磷)後,其電阻率急劇下降為 ,幾乎降低了一百萬倍。半導體具有這種性能的根本原因在於半導體原子結構的特殊性。
1.1.1本徵半導體

(a)鍺Ge (b)硅Si
圖1.1.1 鍺和硅原子結構
常用的半導體材料是單晶硅(Si)和單晶鍺(Ge)。所謂單晶,是指整塊晶體中的原子按一定規則整齊地排列著的晶體。非常純凈的單晶半導體稱為本徵半導體。
1.本徵半導體的原子結構
半導體鍺和硅都是四價元素,其原子結構示意圖如圖1.1.1所示。它們的最外層都有4個電子,帶4個單位負電荷。通常把原子核和內層電子看作一個整體,稱為慣性核。慣性核帶有4個單位正電荷,最外層有4個價電子帶有4個單位負電荷,因此,整個原子為電中性。
2.本徵激發
在本徵半導體的晶體結構中,每一個原子與相鄰的四個原子結合。每一個原子的價電子與另一個原子的一個價電子組成一個電子對。這對價電子是每兩個相鄰原子共有的,它們把相鄰原子結合在一起,構成所謂共價鍵的結構,如圖1.1.2所示。

圖1.1.2 本徵硅共價鍵結構
一般來說,共價鍵中的價電子不完全象絕緣體中價電子所受束縛那樣強,如果能從外界獲得一定的能量(如光照、升溫、電磁場激發等),一些價電子就可能掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子,將這種物理現象稱作為本徵激發。
理論和實驗表明:在常溫(T=300K)下,硅共價鍵中的價電子只要獲得大於電離能EG(=1.1eV)的能量便可激發成為自由電子。本徵鍺的電離能更小,只有0.72eV。
當共價鍵中的一個價電子受激發掙脫原子核的束縛成為自由電子的同時,在共價鍵中便留下了一個空位子,稱「空穴」。當空穴出現時,相鄰原子的價電子比較容易離開它所在的共價鍵而填補到這個空穴中來使該價電子原來所在共價鍵中出現一個新的空穴,這個空穴又可能被相鄰原子的價電子填補,再出現新的空穴。價電子填補空穴的這種運動無論在形式上還是效果上都相當於帶正電荷的空穴在運動,且運動方向與價電子運動方向相反。為了區別於自由電子的運動,把這種運動稱為空穴運動,並把空穴看成是一種帶正電荷的載流子。
在本徵半導體內部自由電子與空穴總是成對出現的,因此將它們稱作為電子-空穴對。當自由電子在運動過程中遇到空穴時可能會填充進去從而恢復一個共價鍵,與此同時消失一個「電子-空穴」對,這一相反過程稱為復合。
在一定溫度條件下,產生的「電子—空穴對」和復合的「電子—空穴對」數量相等時,形成相對平衡,這種相對平衡屬於動態平衡,達到動態平衡時,「電子-空穴對」維持一定的數目。
可見,在半導體中存在著自由電子和空穴兩種載流子,而金屬導體中只有自由電子一種載流子,這也是半導體與導體導電方式的不同之處。http://ic.big-bit.com/

B. 半導體和導體的導電機理

一:經典自由電子理論

金屬電子被束縛能較低,可以在金屬中自由移動。所以加了電壓就可以導電。而半導體是以共價鍵形式存在,原子核對最外層電子的束縛較強,所以電子不可以隨意移動。但是由於半導體是體材料,所以有好多的原子就在一起,那麼他們的電子殼層就交疊在一起了。如圖,那麼電子就可以在這些交疊的軌道上運動了,於是也可以導電。

二:量子自由電子理論

這其實半導體和金屬都是運用薛定諤的方程,再根據邊界條件的值求解能量表達。他們的共同點是大都在納米量級下才能觀察到能量的量子化效應。比方說,普通金屬在體材料即大塊的時刻,有良好的導電導熱性能,但是在納米顆粒情況下就會絕緣。半導體的量子化可以有量子阱,量子線,量子點等。這些情況下其能級發生分離,不再是連續的。

三:能帶理論

這也是區別半導體和金屬的比較易理解的方式。首先晶體中電子的分布要滿足一定的波函數,而波函數也隨這晶格周期性的變化。最終得到電子的分布空間是一些帶。帶和帶之間時禁帶,即不能存在電子。晶體能夠導電是其中的電子在外電場的作用下做定向運動。電子在外電場下做加速運動,於是電子的能量就發生改變。從而電子從能量較低的帶躍遷到高的帶。半導體,就是能量較低的帶里全部填充電子,能量高的帶沒有電子,因為滿所以就好比大家在一起擠著不能動,那麼就沒有電流。但是有了外力,電子就躍遷,滿的地方就空出位置,從而讓旁邊的電子移動,從而形成電流。金屬的較高地方也有電子那麼較高的能帶上就有電子有空位(空穴),所以何時都能導電。

C. 半導體的導電原理

單晶硅(純凈)在來室溫下電自阻率是很大的,也就是說單位半導體的電阻很大。
但是,若按百萬分之一的比例摻入少量雜質(如磷)後,其電阻率急劇下降,並且幾乎降低了一百萬倍。導電時,磷原子最外層有5個價電子,其中4個價電子分別與鄰近4個硅原子形成共價鍵結構,另外一個自由電子導電,所以它是發生了化學反應,產生了共價鍵。
不知道對不對啊。

D. 是不是在純凈的半導體中加入任何雜質,它的導電能力都可以增加

一、半導體基本概念
1、半導體及其導電性能
根據物體的導電能力的不同,電工材料可分為三類:導體、半導體和絕緣體。
半導體可以定義為導電性能介於導體和絕緣體之間的電工材料,半導體的電阻率為10-3~10-9 ??cm。典型的半導體有硅Si和鍺Ge以及砷化鎵GaAs等。
半導體的導電能力在不同的條件下有很大的差別:當受外界熱和光的作用時,它的導電能力明顯變化;往純凈的半導體中摻入某些特定的雜質元素時,會使它的導電能力具有可控性,這些特殊的性質決定了半導體可以製成各種器件。 2、本徵半導體的結構及其導電性能
本徵半導體是純凈的、沒有結構缺陷的半導體單晶。製造半導體器件的半導體材料的純度要達到99.9999999%,常稱為「九個9」,它在物理結構上為共價鍵、呈單晶體形態。在熱力學溫度零度和沒有外界激發時,本徵半導體不導電。 3、半導體的本徵激發與復合現象
當導體處於熱力學溫度0 K時,導體中沒有自由電子。當溫度升高或受到光的照射時,價電子能量增高,有的價電子可以掙脫原子核的束縛而參與導電,成為自由電子。這一現象稱為本徵激發(也稱熱激發)。因熱激發而出現的自由電子和空穴是同時成對出現的,稱為電子空穴對。
游離的部分自由電子也可能回到空穴中去,稱為復合。 在一定溫度下本徵激發和復合會達到動態平衡,此時,載流子濃度一定,且自由電子數和空穴數相等。 4、半導體的導電機理
自由電子的定向運動形成了電子電流,空穴的定向運動也可形成空穴電流,因此,在半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子(即載流子),這是半導體的特殊性質。空穴導電的實質是:相鄰原子中的價電子(共價鍵中的束縛電子)依次填補空穴而形成電流。由於電子帶負電,而電子的運動與空穴的運動方向相反,因此認為空穴帶正電。

5、雜質半導體
摻入雜質的本徵半導體稱為雜質半導體。雜質半導體是半導體器件的基本材料。在本徵半導體中摻入五價元素(如磷),就形成N型(電子型)半導體;摻入三價元素(如硼、鎵、銦等)就形成P型(空穴型)半導體。雜質半導體的導電性能與其摻雜濃度和溫度有關,摻雜濃度越大、溫度越高,其導電能力越強。
在N型半導體中,電子是多數載流子,空穴是少數載流子。
多子(自由電子)的數量=正離子數+少子(空穴)的

數量
在P型半導體中,空穴是多數載流子,電子是少數載流子。
多子(空穴)的數量=負離子數+少子(自由電子)的
數量

E. 半導體導電嗎

一般情況是:在常溫下純凈的半導體是不導電的,但是通過加熱或者摻雜能夠使價帶電子躍遷到導帶上,從而可以移動,發生導電的現象。希望能給你提供借鑒~

F. 半導體的導電性能如何改變

純凈半導體4價元素參雜質,參3價的是p型半導體,參5價元素為N型半導體,合在一起的接觸面就形成PN結 另外正溫度系數的半導體溫度增高導體增強,負溫度系數的半導體溫度增高導體減弱,

G. 純凈的半導休中摻入微量元素後導電能力如何變化

答:首先說一來下,應該是半導體,源不是半導休。

摻入合適的雜質,會使其導電性增強。

具體解釋如下:

半導體分為P型半導體和N型半導體兩種:

P型半導體:在純凈的硅晶體中摻入三價元素(如硼),使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了P型半導體。
P型半導體的導電特性:它是靠空穴導電,摻入的雜質越多,多子(空穴)的濃度就越高,導電性能也就越強。

N型半導體:在純凈的硅晶體中摻入五價元素(如磷),使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半導體。
N型半導體的導電特性:摻入的雜質越多,多子(自由電子)的濃度就越高,導電性能也就越強。

希望你能理解,歡迎追問。

H. 為什麼「在純凈的半導體中摻入微量的雜質,會使半導體的導電性能大大增強」

半導體中摻入微量雜質時,雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態,在禁帶中產加的雜質能級。
雜質能級位於禁帶上方靠近導帶底附近。雜質能級上的電子很易激發到導帶成為電子載流子。這種能提供電子載流子的雜質稱為施主,相應能級稱為施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多。在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時,雜質原子與周圍四個鍺(或硅)原子形成共價結合時尚缺少一個電子,因而存在一個空位,與此空位相應的能量狀態就是雜質能級,通常位於禁帶下方靠近價帶處。價帶中的電子很易激發到雜質能級上填補這個空位,使雜質原子成為負離子。價帶中由於缺少一個電子而形成一個空穴載流子。這種能提供空穴的雜質稱為受主雜質。存在受主雜質時,在價帶中形成一個空穴載流子所需能量比本徵半導體情形要小得多。半導體摻雜後其電阻率大大下降。加熱或光照產生的熱激發或光激發都會使自由載流子數增加而導致電阻率減小,半導體熱敏電阻和光敏電阻就是根據此原理製成的。對摻入施主雜質的半導體,導電載流子主要是導帶中的電子,屬電子型導電,稱N型半導體。摻入受主雜質的半導體屬空穴型導電,稱P型半導體。半導體在任何溫度下都能產生電子-空穴對,故N型半導體中可存在少量導電空穴,P型半導體中可存在少量導電電子,它們均稱為少數載流子。在半導體器件的各種效應中,少數載流子常扮演重要角色。

I. 半導體導電嗎

一般情況是:在常溫下純凈的半導體是不導電的,但是通過加熱或者摻雜能夠使價帶電子躍遷到導帶上,從而可以移動,發生導電的現象.希望能給你提供借鑒~

J. 我想請教各位高手。前輩。p型半導體是如何導電的就是用導線把電源直接連接一塊p型半導體、p半導體怎麼導

是!你的理解很正確,尤其對空穴電流的理解。
看到P型半導體、空穴電流,就知道你正在學習電子技術的半導體材料這部分知識。
關於你以上的問題,我做點補充,看是否能讓你滿意。也不說其他的,以免你眼花繚亂。
1。我們都知道,通過在純凈半導體內摻入不同的雜質,得到了P型半導體和N型半導體。對於P型半導體,多數載流子是空穴,在沒有電流流過的時候也不斷有電子和空穴進行結合和分離,並且結合和分離的速度相等,空穴的密度保持不變。
2.。當有電流流過時電子和空穴結合和分離的速度會有所加快,但分離和結合的速度依然相等,空穴的密度也不變,只是從一個端面流入的電子與從另一個端面流出的電子數量相等,這流進流出的電子恰是你說的由電源的負極來提供的,即是流過半導體的電流。
閑言少敘,祝你學習進步,早日成為電子行業的精英!

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