为什么说果电阻越小基本上不能够导电,就说明里面的杂质比较多?

  制成本征半导体是为了讲自然界中的半导体材料进行提纯,然后人工掺杂,通过控制掺杂的浓度就可以控制半导体的导电性,以达到人们的需求。能不能导电就是看这种材料中有没有自由移动的电子。所以通过提纯和掺杂就能改变材料的导电性能。
  本征半导体(intrinsic semiconductor))完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。但实际半导体不能绝对的纯净,此类半导体称为杂质半导体。本征半导体一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。更通俗地讲,完全纯净的、不含杂质的半导体称为本征半导体或I型半导体。主要常见代表有硅、锗这两种元素的单晶体结构。
  在绝对零度温度下,半导体的价带(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带(conduction band),价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴(hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子-空穴对。上述产生的电子和空穴均能自由移动,成为自由载流子(free carrier),它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。在本征半导体中,这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高,其浓度基本上是按指数规律增长的。

  导带中的电子会落入空穴,使电子-空穴对消失,称为复合(recombination)。复合时产生的能量以电磁辐射(发射光子photon)或晶格热振动(发射声子phonon)的形式释放。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时本征半导体具有一定的载流子浓度,从而具有一定的电导率。加热或光照会使半导体发生热激发或光激发,从而产生更多的电子-空穴对,这时载流子浓度增加,电导率增加。半导体热敏电阻和光敏电阻等半导体器件就是根据此原理制成的。常温下本征半导体的电导率较小,载流子浓度对温度变化敏感,所以很难对半导体特性进行控制,因此实际应用不多。

  本征半导体特点:电子浓度=空穴浓度(掺杂的半导体,在一定条件下(例如高温下)也可以具有本征半导体特点。)

  缺点:载流子少,导电性差,温度稳定性差!

能不能导电就是看这种材料中有没有自由移动的电子。所以通过提纯和掺杂就能改变材料的导电性能。

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第一章半导体中的电子状态

1、为什么内壳层电子能带窄,外层电子能带宽?

答:内层电子处于低能态,外层电子处于高能态,所以外层电子的共有化运动能力强,因此能带宽。(原子的内层电子受到原子核的束缚较大,与外层电子相比,它们的势垒强度较大。)

2、为什么点阵间隔越小,能带越宽?

答:点阵间隔越小,电子共有化运动能力越强,能带也就越宽。3、简述半导体的导电机构

答:导带中的电子和价带中的空穴都参与导电。

4、什么是本征半导体、n型半导体、p型半导体?

答:纯净晶体结构的半导体称为本征半导体;自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体称为n型半导体;空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体称为p型半导体。

5、什么是空穴?电子和空穴的异同之处是什么?

答:(1)在电子脱离价键的束缚而成为自由电子后,价键中所留下的空位叫空穴。

(2)相同点:在真实空间的位置不确定;运动速度一样;数量

不同点:有效质量互为相反数;能量符号相反;电子带负

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非组织敏感:弹性模量,热膨胀系数,居里点(成分) 组织敏感性:内耗,电阻率,磁导率(成分及组织)

相对电导率:IACS% 定义:把国际标准纯软铜(在室温20度,电阻率为0.01724.mm2/m )的电导率作为100%,其它导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。

载流子:电荷的载体(电子,空穴,正离子,负离子)

物体的导电现象的微观本质是:载流子在电场作用下的定向迁移

式中: σT 为各种载流子输运电荷形成的总电导率

σx 表示某种载流子输运电荷的电导率

t x 的意义:是某一种载流子输运电荷占全部电导率的分数表示。

载流子与导电性能的关系:

因素:单位体积中可移动的带电粒子数量N 每个载流子的电荷量 q 载流子的迁移率 μ

迁移率:受到外加电场作用时,材料中的载流子移动的难易程度

令μ=v/E ,并定义其为载流子的迁移率。其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度。 σ=Nq μ

迁移率的影响因素:1. 温度越高,平均碰撞间隔时间t 越小,迁移率越小 2. 晶体缺陷越多,………………

金属导电机制:载流子为自由电子。

经典理论:所有自由电子都对导电做出贡献。所以有

量子理论,两点基本改进:

n ef 表示单位体积内实际参加热传导的电子数,即费米面能级附近参加电传导的电子数 m*为电子的有效质量,考虑晶体点阵对电场作用的结果 实际导电的载流子为费米面附近的自由电子!

m 为电子的质量 n 为电子的密度 n 为电子的平均速度 f f ef v

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