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絕緣半導體有什么含義,半導體的重要特性介紹!

發表時間:2021-05-31 10:35【 閱讀量:-查看手機網址
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  甲半導體是一種材料,典型地為固體的化學元素或化合物,可在一定條件下而不是其他導電,使之成為優良的介質,用于控制電流的流動。半導體是一種結晶固體,其導電性介于導體和絕緣體之間。絕緣體、半導體和導體是固態材料的三種基本類型。(在低溫下,一些導體、半導體和絕緣體可以變成超導體。)與三組中每組中的一些基本材料相關的電導率(和相應的電阻率=1/σ)如下圖所示。


  絕緣體,例如熔融石英和玻璃,具有10-18至10-10西門子/厘米的低電導率,而導體,例如鋁,具有10 4至10 6的高電導率每厘米西門子。半導體的電導率介于這兩個極端之間,通常會受到溫度、光、磁場和痕量雜質原子的影響。例如,每百萬硅原子添加約10個硼原子(稱為摻雜劑)將使其電導率增加一千倍(部分解釋了圖中所示的廣泛可變性)。

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  半導體的特性:


  半導體具有在最佳條件下導電的能力。這使其成為以受控方式導電的優良材料。與導體相反,半導體中的電荷載流子僅由外部能量(熱攪動)產生。


  它允許一定數量的價電子躍入導帶并穿過能隙,留下相同數量的未占據能態,即空穴。電子和空穴傳導的重要性是相似的。


  1.電阻率:10-5至10 6Ω·m。


  2.電導率:10 5至10-6 ohm/m。


  3.耐溫系數:負。


  4.電子和空穴觸發電流。


  5.為什么半導體的電阻會隨著溫度的升高而降低?


  導體和半導體之間電荷載流子密度的差異導致電阻率的差異。


  半導體的電阻率隨著溫度的升高而降低,因為電荷載流子的數量迅速增加,導致電阻率發生部分變化。


  一些重要的屬性:


  半導體具有多種重要特性,包括:


  1.在零開爾文時,半導體充當絕緣體。隨著溫度的升高,它起到導體的作用。


  2.半導體可以通過摻雜使半導體器件成為能量轉換、開關和放大器的理想選擇,因為它們具有出色的電氣特性。


  3.功率損失較少。


  4.半導體比晶體管更小更輕。


  5.它們的電阻率高于導體,但電阻率低于絕緣體。


  6.隨著溫度升高,半導體材料的電阻降低,反之亦然。


  半導體類型:


  半導體有多種形狀和尺寸。半導體分為兩類:


  1.本征半導體。


  2.外在半導體。

2.png

  1.本征半導體:


  在化學上,半導體材料的本征形式被創造為非常純凈。其中只有一種形式的特征。

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  a)在沒有電場的情況下。(b)存在電場時。


  最常見的本征半導體元素是鍺(Ge)和硅(Si)。它們的價殼中有四個電子(四價)。在絕對零溫度下,它們與原子形成共價鍵。由于碰撞,隨著溫度升高,一些電子變得無界并自由穿過晶格,導致其原始位置(空穴)缺失。半導體中的電傳導由這些自由電子和空穴支持。負電荷載流子和正電荷載流子的數量相等。熱能只會使晶格中的幾個原子電離,從而導致電導率降低。


  由于自由電子和空穴的運動,電流在本征半導體中流動。總電流是熱感應電子電流Ie和空穴電流Ih的總和。


  Ie+Ih=完整電流(I)


  2.外在半導體:


  這是一種沒有內在特性的半導體。


  通過添加少量稱為雜質的合適替代原子,可以大大提高半導體的導電性。DOPING是將雜質原子引入純半導體的方法。在摻雜半導體中,每107個原子中只有1個被摻雜劑原子取代。非本征半導體進一步分為以下幾類:


  1.N型半導體。


  2.P型半導體。


  N型:


  1.主要是因為電子。


  2.絕對不變。


  3.I=Ih和nh>>ne


  4.電子占多數,空穴占少數。


  當將五價雜質(P、As、Sb、Bi)摻雜到純半導體(硅或鍺)中時,五個價電子中的四個與Ge或Si的四個電子鍵合。


  摻雜劑的第五個電子被釋放。結果,雜質原子向晶格提供一個自由電子進行傳導,被稱為“Donar”。


  P型:


  1.主要是因為坑。


  2.完全中立。


  3.I=Ih和nh>>ne


  4.空穴占多數,電子占少數。


  當純半導體摻雜三價雜質(B、Al、In、Ga)時,雜質的三個價電子與半導體的四個價電子中的三個結合。

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  半導體應用:


  1.半導體用于許多應用。


  5.讓我們看看半導體在日常生活中是如何使用的。幾乎所有的電子設備都含有半導體。如果它們不存在,我們的生活將會大不相同。


  3.它們的可靠性、緊湊性、低成本和可調節的導電性都是優點。


  半導體在日常生活中的應用:


  1.半導體器件用于制造溫度傳感器。


  2.它們用于3D打印機。


  3.微芯片和自動駕駛汽車都在使用它。


  4.計算器、太陽能板、計算機和其他電子設備都使用這種材料。


  5.半導體用于生產晶體管和MOSFET,用作電路中的開關。


  工業應用中的半導體:


  1.半導體的物理和化學特性使它們能夠創造技術奇跡,例如微芯片、晶體管、LED和太陽能電池。


  2.由半導體材料制成的晶體管和其他控制設備構成了微處理器,用于為太空船、火車、機器人和其他設備的運行提供動力。

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