本徵半導體是什麼導體導電能力弱
1. 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
2. 什麼叫做本徵半導體
顧名思義:導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconctor). 物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。 半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。 [編輯本段]半導體定義 電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度系數的物質。 半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。 半導體材料很多,按化學成...
3. 為什麼本徵半導體導電性會變差
1、這么復說不太嚴謹,對於不同種材料,制比如Si和GaN,本徵Si的導電性要比低摻雜GaN的好。
2、對於同一種半導體,摻雜之後在常溫下雜質電離的載流子比本徵電離的要多,所以摻雜半導體導電性比本徵好。
3、對於一塊摻雜的半導體,隨溫度的升高,而其本徵電離加劇,當本徵電離產生的載流子高於雜質電離時,可以認為才是半導體就是一塊本徵半導體,而溫度升高載流子受到晶格散射的影響也會加劇,所以導電性會變差,而更致命的是此時半導體的導電類型發生了變化,對於一般靠PN結組成的器件,這會導致器件的失效。
4. 在製造半導體器件時,為什麼先將導電性能介於導體和絕緣體之間的硅或鍺製成本徵半導體
摻入雜質後,在本徵半導體與雜質半導體中間就形成了PN結,
在P型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質。在電場的作用下,空穴是可以移動的,而電離雜質(離子)是固定不動的。N 型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時,在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散,電子從N型半導體向P型半導體擴散。空穴和電子相遇而復合,載流子消失。因此在界面附近的結區中有一段距離缺少載流子,卻有分布在空間的帶電的固定離子,稱為空間電荷區。P 型半導體一邊的空間電荷是負離子,N 型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產生電場,這電場阻止載流子進一步擴散,達到平衡。
在PN結上外加一電壓,如果P型一邊接正極,N型一邊接負極,電流便從P型一邊流向N型一邊,空穴和電子都向界面運動,使空間電荷區變窄,電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極,P型一邊接負極,則空穴和電子都向遠離界面的方向運動,使空間電荷區變寬,電流不能流過。這就是PN結的單向導電性。
PN結加反向電壓時,空間電荷區變寬,區中電場增強。反向電壓增大到一定程度時,反向電流將突然增大。如果外電路不能限制電流,則電流會大到將PN結燒毀。反向電流突然增大時的電壓稱擊穿電壓。基本的擊穿機構有兩種,即隧道擊穿(也叫齊納擊穿)和雪崩擊穿,前者擊穿電壓小於6V,有負的溫度系數,後者擊穿電壓大於6V,有正的溫度系數。PN結加反向電壓時,空間電荷區中的正負電荷構成一個電容性的器件。它的電容量隨外加電壓改變。
根據PN結的材料、摻雜分布、幾何結構和偏置條件的不同,利用其基本特性可以製造多種功能的晶體二極體。如利用PN結單向導電性可以製作整流二極體、檢波二極體和開關二極體,利用擊穿特性製作穩壓二極體和雪崩二極體;利用高摻雜PN結隧道效應製作隧道二極體;利用結電容隨外電壓變化效應製作變容二極體。使半導體的光電效應與PN結相結合還可以製作多種光電器件。如利用前向偏置異質結的載流子注入與復合可以製造半導體激光二極體與半導體發光二極體;利用光輻射對PN結反向電流的調製作用可以製成光電探測器;利用光生伏特效應可製成太陽電池。此外,利用兩個PN結之間的相互作用可以產生放大,振盪等多種電子功能。PN結是構成雙極型晶體管和場效應晶體管的核心,是現代電子技術的基礎。在二級管中廣泛應用
5. 半導體指的是什麼意思
顧名思義:導電性能介於導體(conctor)與絕緣體(insulator)之間的材料,叫做半導體(semiconctor).
物質存在的形式多種多樣,固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性和導電導熱性差或不好的材料,如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等,稱為絕緣體。而把導電、導熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術改進以後,半導體的存在才真正被學術界認可。
半導體的分類,按照其製造技術可以分為:分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類,一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類,最近雖然不常用,單還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外,還有按照其所處理的信號,可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
[編輯本段]半導體定義
電阻率介於金屬和絕緣體之間並有負的電阻溫度系數的物質。
半導體室溫時電阻率約在10E-5~10E7歐·米之間,溫度升高時電阻率指數則減小。
半導體材料很多,按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導體;化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外,還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體(東北方言):意指半導體收音機,因收音機中的晶體管由半導體材料製成而得名。
本徵半導體
不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發後,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子後成為導帶,價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡,此時半導體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。
[編輯本段]半導體特點
半導體三大特性∶攙雜性、熱敏性和光敏性。
★在形成晶體結構的半導體中,人為地摻入特定的雜質元素,導電性能具有可控性。
★在光照和熱輻射條件下,其導電性有明顯的變化。
晶格:晶體中的原子在空間形成排列整齊的點陣,稱為晶格。
共價鍵結構:相鄰的兩個原子的一對最外層電子(即價電子)不但各自圍繞自身所屬的原子核運動,而且出現在相鄰原子所屬的軌道上,成為共用電子,構成共價鍵。
自由電子的形成:在常溫下,少數的價電子由於熱運動獲得足夠的能量,掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子。
空穴:價電子掙脫共價鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。
電子電流:在外加電場的作用下,自由電子產生定向移動,形成電子電流。
空穴電流:價電子按一定的方向依次填補空穴(即空穴也產生定向移動),形成空穴電流。
本徵半導體的電流:電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同,它們運動方向相反。
載流子:運載電荷的粒子稱為載流子。
導體電的特點:導體導電只有一種載流子,即自由電子導電。
本徵半導體電的特點:本徵半導體有兩種載流子,即自由電子和空穴均參與導電。
本徵激發:半導體在熱激發下產生自由電子和空穴的現象稱為本徵激發。
復合:自由電子在運動的過程中如果與空穴相遇就會填補空穴,使兩者同時消失,這種現象稱為復合。
動態平衡:在一定的溫度下,本徵激發所產生的自由電子與空穴對,與復合的自由電子與空穴對數目相等,達到動態平衡。
載流子的濃度與溫度的關系:溫度一定,本徵半導體中載流子的濃度是一定的,並且自由電子與空穴的濃度相等。當溫度升高時,熱運動加劇,掙脫共價鍵束縛的自由電子增多,空穴也隨之增多(即載流子的濃度升高),導電性能增強;當溫度降低,則載流子的濃度降低,導電性能變差。
結論:本徵半導體的導電性能與溫度有關。半導體材料性能對溫度的敏感性,可製作熱敏和光敏器件,又造成半導體器件溫度穩定性差的原因。
雜質半導體:通過擴散工藝,在本徵半導體中摻入少量合適的雜質元素,可得到雜質半導體。
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,就形成了N型半導體。
多數載流子:N型半導體中,自由電子的濃度大於空穴的濃度,稱為多數載流子,簡稱多子。
少數載流子:N型半導體中,空穴為少數載流子,簡稱少子。
施子原子:雜質原子可以提供電子,稱施子原子。
N型半導體的導電特性:它是靠自由電子導電,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。
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,形成P型半導體。
多子:P型半導體中,多子為電子。
少子:P型半導體中,少子為空穴。
受主原子:雜質原子中的空位吸收電子,稱受主原子。
P型半導體的導電特性: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。
結論:
多子的濃度決定於雜質濃度。
少子的濃度決定於溫度。
PN結的形成:將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在它們的交界面就形成PN結。
PN結的特點:具有單向導電性。
擴散運動:物質總是從濃度高的地方向濃度低的地方運動,這種由於濃度差而產生的運動稱為擴散運動。
空間電荷區:擴散到P區的自由電子與空穴復合,而擴散到N區的空穴與自由電子復合,所以在交界面附近多子的濃度下降,P區出現負離子區,N區出現正離子區,它們是不能移動,稱為空間電荷區。
電場形成:空間電荷區形成內電場。
空間電荷加寬,內電場增強,其方向由N區指向P區,阻止擴散運動的進行。
漂移運動:在電場力作用下,載流子的運動稱漂移運動。
PN結的形成過程:如圖所示,將P型半導體與N型半導體製作在同一塊矽片上,在無外電場和其它激發作用下,參與擴散運動的多子數目等於參與漂移運動的少子數目,從而達到動態平衡,形成PN結。
6. 為什麼硅是半導體
1。硅是不導電的,所以不是導體!
2。硅在有意識的參雜後可以導電,硅的色澤等方面類似於金屬;是一種類似金屬而又不是金屬的物體!
硅叫半導體材料,硅形成二極體,三極體等才叫半導體!
7. 本徵半導體導電性能與導體,絕緣體有何不同
半導體材料的導電性能不如導體,絕緣性能又不如絕緣體.但是它有著與導體和絕緣體不同的特殊電學性能 其導電性可以通過摻雜、光照、變溫、變形、變濕度、變電壓...等方法來改變
8. 半導體的概念是什麼液體可以是半導體嗎
鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力介於導體和回絕緣體之間,叫答做半導體。
半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關系可製成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。
半導體還有一個最重要的性質,如果在純凈的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極體、三極體等。
把一塊半導體的一邊製成P型區,另一邊製成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大於漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。
液體可以是半導體
9. 什麼是本徵半導體
本徵半導體
完全純凈的半導體稱為本徵半導體或I型半導體。硅和鍺都是四價元素,其原子核最外層有四個價電子。它們都是由同一種原子構成的「單晶體」,屬於本徵半導體。
1.半導體中的兩種載流子—自由電子和空穴
在熱力學溫度零度和沒有外界能量激發時,價電子受共價鍵的束縛,晶體中不存在自由運動的電子,半導體是不能導電的。但是,當半導體的溫度升高(例如室溫300oK)或受到光照等外界因素的影響,某些共價鍵中的價電子獲得了足夠的能量,足以掙脫共價鍵的束縛,躍遷到導帶,成為自由電子,同時在共價鍵中留下相同數量的空穴,如圖2—3(a)所示。空穴是半導體中特有的一種粒子。它帶正電,與電子的電荷量相同。把熱激發產生的這種躍遷過程稱為本徵激發。顯然,本徵激發所產生的自由電子和空穴數目是相同的。
由於空穴的存在,臨近共價鍵中的價電子很容易跳過去填補這個空穴,從而使空穴轉移到臨近的共價鍵中去,而後,新的空穴又被其相鄰的價電子填補,這一過程持續下去,就相當於空穴在運動。帶負電荷的價電子依次填補空穴的運動與帶正電荷的粒子作反方向運動的效果相同,因此我們把空穴視為帶正電荷的粒子。可見,半導體中存在兩種載流子,即帶電荷+q的空穴和帶電荷–q的自由電子。
在沒有外加電場作用時,載流子的運動是無規則的,沒有定向運動,所以形不成電流。在外加電場作用下,自由電子將產生逆電場方向的運動,形成電子電流,同時價電子也將逆電場方向依次填補空穴,其導電作用就像空穴沿電場運動一樣,形成空穴電流。雖然在同樣的電場作用下,電子和空穴的運動方向相反,但由於電子和空穴所帶電荷相反,因而形成的電流是相加的,即順著電場方向形成電子和空穴兩種漂移電流。
10. 為什麼將自然界導電性能中等的半導體材料製成本徵半導體,導電性能極差,又將其摻雜, 改善導電性
由於金屬材料的帕爾帖效應是相對較弱的,而半導體材料基於帕爾帖原理運行,所產生的效應也會更強一些,所以,在製冷的材料中,半導體就成為了主要的原料。
半導體製冷技術的應用原理是建立在帕爾帖原理的基礎上的。1334年,法國科學家帕爾帖發現了半導體製冷作用。帕爾貼原理又被稱為是」帕爾貼效益「,就是將兩種不同的導體充分運用起來,使用A和B組成的電路,通入直流電,在電路的接頭處可以產生焦耳熱,同時還會釋放出一些其它的熱量。
此時就會發現,另一個接頭處不是在釋放熱量,而是在吸收熱量。這種現象是可逆的,只要對電流的方向進行改變,放熱和吸熱的運行就可以進行調節,電流的強度與吸收的熱量和放出的熱量之間存在正比例關系,與半導體自身所具備的性質也存在關系。
(10)本徵半導體是什麼導體導電能力弱擴展閱讀:
本徵半導體不宜用於製作半導體器件,因其製成的器件性能很不穩定。反之,摻入一定量雜質的半導體稱為雜質半導體或非本徵半導體,這是實際用於製作半導體器件及集成電路的材料。
本徵半導體的導電能力很弱,熱穩定性也很差,因此,不宜直接用它製造半導體器件。半導體器件多數是用含有一定數量的某種雜質的半導體製成。根據摻入雜質性質的不同,雜質半導體分為N型半導體和P型半導體兩種。