1、物質的分類
按照導電能力的大小可以分為導體、半導體和絕緣體。導電能力用電阻率衡量。
具有良好導電性能的物質,如銅、鐵、鋁 電阻率一般小於10-4Ω•cm
導電能力很差或不導電的物質,如玻璃、陶瓷、塑料。
電阻率在108Ω•cm以上
導電能力介於導體和絕緣體之間的物質,如鍺、矽。
純淨的半導體矽的電阻率約為241000Ω•cm
2、半導體的特性
與導體、絕緣體相比,半導體具有三個顯著特點:
(1)電阻率的大小受雜質含量多少的影響極大,如矽中隻要摻入百萬分之一的雜質硼,矽的電阻率就會從241000Ω•cm下降到0.4Ω•cm,變化了50多萬倍;
(2)電阻率受環境溫度的影響很大。
例如:溫度每升高8℃時,純淨矽的電阻率就會降低一半左右;金屬每升高10℃時,電阻率隻增加4%左右。
熱敏電阻:正溫度係數—隨著溫度的升高,電阻阻值增加 。
負溫度係數―隨著溫度的升高,電阻阻值減小 。
(3)光線的照射也會明顯地影響半導體地導電性能。 光敏電阻
3、半導體的結構
半導體材料鍺和矽都是四價元素,它們原子核外層有四個價電子。正常情況下電子受原子核的束縛,不能任意移動,所以導電性能差。因為物體的導電是靠帶電荷的粒子定向移動來實現的。
當向半導體內摻入雜質後,晶體內部原有的平衡被打破,當摻入硼原子時,它外層原有的三個價電子和周圍的矽原子中的價電子形成“共價鍵”。這時矽原子不再呈電中性,好像失去了一個帶負電的價電子,留下空位,稱它為“空穴”。由於空穴有接收電子的性質,相當於一個正電荷。當摻入磷原子,它外層有五個價電子,形成共價鍵時就多出了一個價電子。此電子可以自由參加導電。把半導體中載運電荷的粒子稱為載流子,帶負電的自由電子和帶正電的空穴都是半導體中的載流子。在摻雜的半導體中電子和空穴的數目是不相等的,這就有多數載流子和少數載流子之分。
―在電場作用下,能作定向運動的粒子。
在半導體中,載流子有兩種:自由電子和空穴。
4、本征半導體
完全純淨的、結構完整的半導體晶體。(純淨度 99.99999%)
5、雜質半導體
在本征半導體中摻入某些微量的雜質,就會使半導體的導電性能發生顯著變化。這種半導體稱為雜質半導體。
根據所摻雜質的不同,分為P型半導體和N型半導體 。
(1)P型半導體:在本征半導體中摻入適量三價元素(硼、鋁),形成空穴型(P型)半導體。它的導電能力大大高於本征半導體。
(主要導電的載粒子):空穴。
自由電子(熱激發形成)。
(2)N型半導體:在本征半導體中摻入適量五價元素(磷、銻),形成自由電子型(N型)半導體。
(主要導電的載粒子):自由電子。
空穴(熱激發形成)。
在兩種雜質半導體中,多子是主要導電媒介,數量取決於雜質含量;少子是本征激發產生的,數量取決於環境溫度。雖然雜質半導體含有數量不同的兩種載流子,但整體上電量平衡,對外不顯電性。