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绝缘半导体有什么含义,半导体的重要特性介绍!

发表时间:2021-05-31 10:35【

  甲半导体是一种材料,典型地为固体的化学元素或化合物,可在一定条件下而不是其他导电,使之成为优良的介质,用于控制电流的流动。半导体是一种结晶固体,其导电性介于导体和绝缘体之间。绝缘体、半导体和导体是固态材料的三种基本类型。(在低温下,一些导体、半导体和绝缘体可以变成超导体。)与三组中每组中的一些基本材料相关的电导率(和相应的电阻率=1/σ)如下图所示。


  绝缘体,例如熔融石英和玻璃,具有10-18至10-10西门子/厘米的低电导率,而导体,例如铝,具有10 4至10 6的高电导率每厘米西门子。半导体的电导率介于这两个极端之间,通常会受到温度、光、磁场和痕量杂质原子的影响。例如,每百万硅原子添加约10个硼原子(称为掺杂剂)将使其电导率增加一千倍(部分解释了图中所示的广泛可变性)。

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  半导体的特性:


  半导体具有在最佳条件下导电的能力。这使其成为以受控方式导电的优良材料。与导体相反,半导体中的电荷载流子仅由外部能量(热搅动)产生。


  它允许一定数量的价电子跃入导带并穿过能隙,留下相同数量的未占据能态,即空穴。电子和空穴传导的重要性是相似的。


  1.电阻率:10-5至10 6Ω·m。


  2.电导率:10 5至10-6 ohm/m。


  3.耐温系数:负。


  4.电子和空穴触发电流。


  5.为什么半导体的电阻会随着温度的升高而降低?


  导体和半导体之间电荷载流子密度的差异导致电阻率的差异。


  半导体的电阻率随着温度的升高而降低,因为电荷载流子的数量迅速增加,导致电阻率发生部分变化。


  一些重要的属性:


  半导体具有多种重要特性,包括:


  1.在零开尔文时,半导体充当绝缘体。随着温度的升高,它起到导体的作用。


  2.半导体可以通过掺杂使半导体器件成为能量转换、开关和放大器的理想选择,因为它们具有出色的电气特性。


  3.功率损失较少。


  4.半导体比晶体管更小更轻。


  5.它们的电阻率高于导体,但电阻率低于绝缘体。


  6.随着温度升高,半导体材料的电阻降低,反之亦然。


  半导体类型:


  半导体有多种形状和尺寸。半导体分为两类:


  1.本征半导体。


  2.外在半导体。

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  1.本征半导体:


  在化学上,半导体材料的本征形式被创造为非常纯净。其中只有一种形式的特征。

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  a)在没有电场的情况下。(b)存在电场时。


  最常见的本征半导体元素是锗(Ge)和硅(Si)。它们的价壳中有四个电子(四价)。在绝对零温度下,它们与原子形成共价键。由于碰撞,随着温度升高,一些电子变得无界并自由穿过晶格,导致其原始位置(空穴)缺失。半导体中的电传导由这些自由电子和空穴支持。负电荷载流子和正电荷载流子的数量相等。热能只会使晶格中的几个原子电离,从而导致电导率降低。


  由于自由电子和空穴的运动,电流在本征半导体中流动。总电流是热感应电子电流Ie和空穴电流Ih的总和。


  Ie+Ih=完整电流(I)


  2.外在半导体:


  这是一种没有内在特性的半导体。


  通过添加少量称为杂质的合适替代原子,可以大大提高半导体的导电性。DOPING是将杂质原子引入纯半导体的方法。在掺杂半导体中,每107个原子中只有1个被掺杂剂原子取代。非本征半导体进一步分为以下几类:


  1.N型半导体。


  2.P型半导体。


  N型:


  1.主要是因为电子。


  2.绝对不变。


  3.I=Ih和nh>>ne


  4.电子占多数,空穴占少数。


  当将五价杂质(P、As、Sb、Bi)掺杂到纯半导体(硅或锗)中时,五个价电子中的四个与Ge或Si的四个电子键合。


  掺杂剂的第五个电子被释放。结果,杂质原子向晶格提供一个自由电子进行传导,被称为“Donar”。


  P型:


  1.主要是因为坑。


  2.完全中立。


  3.I=Ih和nh>>ne


  4.空穴占多数,电子占少数。


  当纯半导体掺杂三价杂质(B、Al、In、Ga)时,杂质的三个价电子与半导体的四个价电子中的三个结合。

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  半导体应用:


  1.半导体用于许多应用。


  5.让我们看看半导体在日常生活中是如何使用的。几乎所有的电子设备都含有半导体。如果它们不存在,我们的生活将会大不相同。


  3.它们的可靠性、紧凑性、低成本和可调节的导电性都是优点。


  半导体在日常生活中的应用:


  1.半导体器件用于制造温度传感器。


  2.它们用于3D打印机。


  3.微芯片和自动驾驶汽车都在使用它。


  4.计算器、太阳能板、计算机和其他电子设备都使用这种材料。


  5.半导体用于生产晶体管和MOSFET,用作电路中的开关。


  工业应用中的半导体:


  1.半导体的物理和化学特性使它们能够创造技术奇迹,例如微芯片、晶体管、LED和太阳能电池。


  2.由半导体材料制成的晶体管和其他控制设备构成了微处理器,用于为太空船、火车、机器人和其他设备的运行提供动力。

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