半导体的导电性

研究简介

半导体材料的导电性介于导体(如金属铜)和绝缘体(如玻璃)之间。它的电阻率随着温度的升高而降低，而金属则相反。通过向晶体结构中注入杂质，可以有效地改变其导电质量。当两个不同的掺杂区域出现在同一个晶体中时，半导体结就形成了。二极管、晶体管和大多数现代电子产品都是建立在电子、离子和电子空穴等载流子的行为上的。硅、锗、砷化镓以及元素周期表中“类金属阶梯”附近的元素都是半导体的例子。砷化镓是仅次于硅的第二常见半导体，用于激光二极管、太阳能电池、微波频率集成电路和其他应用。在大多数电路的构造中，硅是一个关键的元件。

半导体器件可以具有多种有益的特性，包括以一种方式比另一种方式更容易传输电流的能力，可变的电阻，以及对光或热的敏感性。由半导体组成的器件可以用于放大、开关和能量转换，因为半导体材料的电特性可以通过掺杂和电场或光的应用来调节。在加入适量的五价原子(锑、磷或砷)或三价原子(硼、镓、铟)以提高硅的导电性之后(约为108分之1)。掺杂是这一过程的名称，所产生的半导体被称为掺杂或外部半导体。除了掺杂之外，半导体的导电性还可以通过提高温度来增强。这与金属的行为相反，金属的电导率随着温度的升高而下降。

可变导电性

由于电流需要电子流动，正常状态下的半导体是不良导体，因为它们的价带是满的，限制了新电子的整个流动。已经设计了几种方法，如掺杂和门控，以使半导体材料发挥导电材料的作用。有两种类型的修改:n型和p型。这些术语分别暗指电子的丰富或缺乏。如果电子数相等，就会有电流流过这种材料。

垂直

当两种不同掺杂的半导体材料连接在一起时，异质结形成。例如，p -掺杂和n-掺杂的锗可以组合成一种构型。结果，电子和空穴在可变掺杂的半导体材料之间交换。掺n的锗比掺p的锗有更多的电子，而掺p的锗有更多的空穴。重组导致n型电子的迁移与p型电子的迁移空穴接触，导致转移继续，直到达到平衡。这一作用的结果是形成一条狭窄的固定离子带，导致电场穿过结。

激发电子

电势的变化导致半导体材料失去热平衡而进入非平衡状态。这允许电子和空穴进入系统，在那里它们通过一个被称为双极性扩散的过程相互作用。当半导体材料的热平衡被破坏时，空穴和电子的数量就会波动。温差或光子可以进入系统并形成电子和空穴，从而导致这种破坏。生成和重组分别是产生电子和破坏空穴的过程。