一、什麼是半導體
通常把導電性介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類,矽和鍺是最常用的元素半導體,化合物半導體材料有砷化鎵、硫化鋅、氧化亞銅等。
二、半導體的導電特性
我們以矽為例簡要說明半導體的導電機理。矽是四價元素,每個矽原子的最外層都有四個價電子,並且通過價電子與相鄰的四個原子聯繫著,這樣,相鄰的兩個原子就有一對共用電子對,形成共價鍵,達成一種穩定狀態。
處於共價鍵中的電子是一種束縛電子,大多不能自由移動,但由於熱運動,少數電子有可能掙脫束縛成為自由電子,同時在原共價鍵位置留下空穴,由於自由電子帶負電,所以留下的空穴帶正電,自由電子和空穴就成為了半導體中載流子。需要注意的是空穴導電並不是實際運動,而只是一種等效,電子定向移動時等電量的空穴會沿其反方向運動,它們共同形成了宏觀電流。
通常情況下,半導體中的自由電子和空穴數量很少,導電性很差,隨著溫度升高,分子熱運動加劇,載流子數量增多,導電性會明顯改善,這就是半導體的熱敏特性。
三、N型半導體與P型半導體
如果在半導體中摻入少量其它元素,可大大提高其導電性能。
1.在矽中摻入磷,由於磷是五價元素,磷原子最外層有五個價電子,其與矽原子組成共價鍵時會多出一個價電子,這個電子在室溫下很容易激發成為自由電子,因而此時自由電子的濃度要比空穴的濃度大得多,導電主要靠電子進行,這種半導體稱為N型半導體。
2.在矽中摻入硼,硼是三價元素,在與矽原子組成共價鍵時會產生大量空穴,導電主要靠空穴進行,這種半導體稱為P型半導體。