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半导体的基础知识与介绍

日期:2020-9-21标签: (来源:互联网)

半导体具有特定的电性能。导电的物质称为导体,不导电的物质称为绝缘体。半导体是性质介于两者之间的物质。

导电性可以由电阻率表示。诸如金,银和铜的导体具有低电阻并且容易导电。橡胶,玻璃和陶瓷等绝缘子具有高电阻,并且难以通过电。半导体类具有介于两者之间的属性。它们的电阻率可能会根据温度而变化。在低温下,几乎没有电流通过它们。但是,当温度升高时,电流很容易通过它们。

半导体几乎不导电。但是,当将某些元素添加到半导体中时,电流很容易通过它们。

半导体包括单个元件BAS316被称为元素半导体,包括著名的半导体材料的硅。在另一方面,半导体制成两种或多种化合物被称为化合物的向上半导体,并且用于半导体激光器,发光二极管等。

原子由原子核和绕原子核运动的电子组成。

电子无法在围绕原子核的原子空间中的任何距离处绕原子核运行,但只允许某些非常特殊的轨道,并且仅以特定的离散能级存在。这些能量称为能级。大量原子聚集形成晶体,并在固体材料中相互作用,然后能级间距变得如此紧密,以至于它们形成能带。金属,半导体和绝缘体的能带结构彼此不同。

在金属中,导带和价带非常接近,甚至可能重叠,并且费米能(Ef)位于内部。这意味着金属始终具有可以自由移动的电子,因此始终可以携带电流。这样的电子称为自由电子。这些自由电子的流过产生了金属的电流。

在半导体和绝缘体中,价带和导带由足够宽度的禁止能隙(Eg)隔开,费米能(Ef)在价带和导带之间。为了到达导带,电子必须获得足够的能量以跳过带隙。一旦完成,就可以进行自由移动。

在室温下的半导体中,带隙较小,在半导体的导电性有限的情况下,有足够的热能使电子相当容易地跳过该间隙并在导带中进行跃迁。在低温下,没有电子拥有足够的能量来占据导带,因此电荷不可能移动。在绝对值为零时,半导体是理想的绝缘体。室温下导带中的电子密度不如金属中高,因此不能像金属一样导电。半导体的电导率不如金属,但不如绝缘体那么差。因此,这种材料称为半导体-表示半导体。

绝缘子的带隙很大,因此几乎没有电子可以跳过该间隙。因此,电流在绝缘子中不容易流动。绝缘体和半导体之间的差异是带隙能量的大小。在绝缘体中,禁带非常大,因此电子越过导带所需的能量实际上足够大。绝缘体不容易导电。这意味着绝缘子的电导率非常差。

用于IC等的半导体晶体是99.999999999%的高纯度单晶硅,但是在实际制作电路时,会添加杂质以控制电性能。根据所添加的杂质,它们成为n型和p型半导体。

将五价磷(P)或砷(As)添加到用于n型半导体的高纯度硅中。这些杂质称为施主。施主的能级位于导带附近,即能隙小。然后,处于该能级的电子容易被激发到导带并有助于导电。

另一方面,将三价硼(B)等添加到p型半导体中。这称为受体。受体的能级接近价带。由于此处没有电子,因此价带中的电子被激发。结果,在价带中形成空穴,这有助于导电性。