半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间-半导体、导体、绝缘体的电阻分别介于多少欧姆之间
2008-03-12 21:03:43草***
【半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间】半导体、导体、绝缘体的电阻分别介于多少欧姆之间:半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。它的重要特性表现在以下几个方面:
(1)热敏性 半导体材料的?
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例如,常用的硫化镉半导体光敏电阻,在无光照时电阻高达几十兆欧,受到光照时电阻会减小到几十千欧。半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”。利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等。 近年来广泛使用着一种半导体发光器件--发光二极管,它通过电流时能够发光,把电能直接转成光能。
目前已制作出发黄,绿,红,蓝几色的发光二极管,以及发出不可见光红外线的发光二极管。 另一种常见的光电转换器件是硅光电池,它可以把光能直接转换成电能,是一种方便的而清洁的能源。 (3)搀杂特性 纯净的半导体材料电阻率很高,但掺入极微量的“杂质”元素后,其导电能力会发生极为显著的变化。
例如,纯硅的电阻率为214×1000欧姆/厘米,若掺入百万分之一的硼元素,电阻率就会减小到0。4欧姆/厘米。因此,人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素,精确控制它的导电能力,用以制作各种各样的半导体器件。 由以上特性的,可以确定为半导体。
绝对不要以为是按阻值范围划分的。 下面,是根据导电特性作出的标准划分。能带的概念是大学的,建议不必深究,不用再查,确实对中学生没必要。 可将固体划分为导体,半导体和绝缘体。 善于传导电流的物质称为导体。常见的导体有金属、电解质水溶液、电离气体等。
对金属来说,内层电子能量较低,充满能带,故不参与导电。金属多数是一价的,每个原子的外层轨道有一个价电子,故晶体中N个价电子不能填满一个能带而形成导带,在外电场作用下导带中的自由电子可从外电场吸收能量,跃迁到自身导带中未被占据的较高能级上,形成电流。
绝缘体在形态上可分为固态、液态和气态。固态绝缘体中又分为非晶态(如塑料、橡胶、玻璃等)和晶态(如云母、金刚石等)两类。晶态绝缘体能带的结构与导体的不同点是:电子恰好填满能量低的能带,其它的能带都是空的,亦即绝缘体中不存在导带,只有满带和空带。
满带和空带之间不可能存在电子的能量区域被称为禁带。绝缘体的基本特征就是禁带的宽度(又称能隙)很大。电子很难在热激发或外电场作用下获得足够的能量由满带跃入空带。 半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间,其能带结构与绝缘体类似。在绝对零度时,只存在满带和空带。
与绝缘体不同的是禁带较窄,在室温下,在外界光、热、电作用下能容易地把满带中能量较高的电子,激发到空带,把空带变为导带。同时,在满带中留下一些电子空位,这些空位称为空穴,可看成是带正电荷的准粒子。在半导体中,一方面,在外电场作用下,导带中电子作定向运动,形成电流,起导电作用;另一方面,满带中的空穴,在外电场作用下,将被其它能态的电子进来填充,同时,在这个电子能态中又产生了新的空穴,于是就出现了电子填补空穴的运动。
在电场作用下,填补空穴的电子也作定向移动,形成电流。这种电子填补空穴的运动,完全相当于带正电的空穴在作与电子运动方向相反的运动。为了区别于自由电子的导电,这种导电称之为空穴导电。导带中自由电子的导电和满带中空穴导电是同时存在的,宏观上的电流就是电子电流和空穴电流的代数和。
满带中的空穴数和导带中电子数正好相等,都是参与导电的载流子。半导体导电与金属导电的差别,那就是金属中只有自由电子参与导电,而半导体中导带中电子和满带中空穴都参与导电。半导体中自由电子数目较小,有可能通过外部电场作用来控制其中的电子运动。半导体的电阻率随温度不同而明显变化。
温度升高时,有更多的电子被热激发,使满带中的空穴数和导带中的电子数急剧增加,导电性能大大提高,电阻率相应地大大降低。
2008-03-12 21:04:41
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