半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性有哪三種

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性有哪三種

半導(dǎo)體是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，具有特殊的導(dǎo)電特性。在半導(dǎo)體中，電子在晶體中的運動方式和原子結(jié)構(gòu)的特性都對其導(dǎo)電特性產(chǎn)生影響。在本文中，我們將詳細(xì)介紹半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性，包括三種主要的導(dǎo)電特性：本征導(dǎo)電、雜質(zhì)導(dǎo)電和PN結(jié)的導(dǎo)電。

一、本征導(dǎo)電

本征導(dǎo)電是半導(dǎo)體的最主要的導(dǎo)電方式。在純凈的半導(dǎo)體中，部分（尤其是價帶）能級是充滿的，而部分（尤其是導(dǎo)帶）能級是空的，這導(dǎo)致了電子的擴(kuò)散和運動。半導(dǎo)體的本征導(dǎo)電是由于晶體中的缺陷引起的，這些缺陷可以是點缺陷（例如空穴和電子）或線缺陷（例如晶界和脫位）。電子在半導(dǎo)體中的移動是由于熱波動、外界電場和光的影響。

本征導(dǎo)電與半導(dǎo)體的香克斯方程密切相關(guān)，這些方程描述了電子與空穴的活性能級和電荷密度的分布。這些方程的基本形式如下：

?n/?t = G - R - F_n

?p/?t = G - R - F_p

其中，n代表電子濃度，p代表空穴濃度，G是由過剩激發(fā)而引起的電子和空穴的產(chǎn)生率，R是由缺陷引起的電子和空穴的再復(fù)合率，F(xiàn)_n和F_p是電場引起的電子和空穴的運動率。

二、雜質(zhì)導(dǎo)電

半導(dǎo)體中加入雜質(zhì)原子會導(dǎo)致半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性發(fā)生改變。雜質(zhì)原子的摻入會導(dǎo)致新的能級出現(xiàn)，這些能級可以處于價帶的下面或?qū)У纳厦?。?dāng)雜質(zhì)原子摻入半導(dǎo)體時，它的價電子會進(jìn)入半導(dǎo)體的價帶中，同時留下缺少一個電子的“空位”。這個空位稱為雜質(zhì)原子的“空穴”，它會像電子一樣在半導(dǎo)體中運動。

當(dāng)雜質(zhì)原子的能級處于導(dǎo)帶的上面時，它將捐獻(xiàn)一個自由電子進(jìn)入導(dǎo)帶中，從而產(chǎn)生雜質(zhì)離子的正電荷和自由電子。這種雜質(zhì)原子的加入被稱為n型摻雜。當(dāng)雜質(zhì)原子的能級處于價帶下面時，它將捐獻(xiàn)一個空穴進(jìn)入價帶中，從而產(chǎn)生雜質(zhì)離子的負(fù)電荷和空穴。這種雜質(zhì)原子的加入被稱為p型摻雜。

雜質(zhì)導(dǎo)電是半導(dǎo)體中自由電子和空穴的產(chǎn)生導(dǎo)致的，它們在雜質(zhì)原子的能級中運動。通過引入特定的雜質(zhì)，可以改變材料的電性質(zhì)，例如電導(dǎo)率和半導(dǎo)體的工作溫度范圍。

三、PN結(jié)的導(dǎo)電

PN結(jié)是由n型摻雜的半導(dǎo)體和p型摻雜的半導(dǎo)體組成的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，n型和p型材料的剩余電子和空穴會通過復(fù)合而形成一個空位區(qū)域。在這個區(qū)域內(nèi)，電子的濃度和空穴的濃度變得非常低，因此它具有高阻抗。當(dāng)PN結(jié)受到正向偏置時，電子會從n型側(cè)進(jìn)入p型側(cè)，同時空穴會從p型側(cè)進(jìn)入n型側(cè)，這會導(dǎo)致導(dǎo)電性的增加。

當(dāng)PN結(jié)受到反向偏置時，電子和空穴會被吸引回過剩側(cè)，并獲得額外的能量，在結(jié)區(qū)域中產(chǎn)生電子和空穴對。這些對被稱為載流子對，它們在結(jié)區(qū)域中移動，產(chǎn)生微弱的電流。PN結(jié)的導(dǎo)電特性取決于偏置電場的大小和方向。

總結(jié)

半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性具有本質(zhì)的物理特性，它們與半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷的摻入密切相關(guān)。在純凈的半導(dǎo)體中，電子和空穴的本征導(dǎo)電主要由電子和空穴的熱運動引起，在雜質(zhì)導(dǎo)電和PN結(jié)導(dǎo)電等情況下，半導(dǎo)體的電性質(zhì)可被改變，從而提高半導(dǎo)體的工作效率和可靠性。