半导体的基本知识

　1、物质的分类
　　按照导电能力的大小可以分为导体、半导体和绝缘体。导电能力用电阻率衡量。
　　导体：具有良好导电性能的物质，如铜、铁、铝 电阻率一般小于10－4Ω•cm
　　绝缘体：导电能力很差或不导电的物质，如玻璃、陶瓷、塑料。
　　电阻率在108Ω•cm以上
　　半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，如锗、硅。
　　纯净的半导体硅的电阻率约为241000Ω•cm
　　2、半导体的特性
　　与导体、绝缘体相比，半导体具有三个显著特点：
　　（1）电阻率的大小受杂质含量多少的影响极大，如硅中只要掺入百万分之一的杂质硼，硅的电阻率就会从241000Ω•cm下降到0.4Ω•cm，变化了50多万倍；
　　（2）电阻率受环境温度的影响很大。
　　例如：温度每升高8℃时，纯净硅的电阻率就会降低一半左右；金属每升高10℃时，电阻率只增加4％左右。
　　热敏电阻：正温度系数—随着温度的升高，电阻阻值增加 。
　　负温度系数―随着温度的升高，电阻阻值减小 。
　　（3）光线的照射也会明显地影响半导体地导电性能。 光敏电阻
　　3、半导体的结构
　　半导体材料锗和硅都是四价元素，它们原子核外层有四个价电子。正常情况下电子受原子核的束缚，不能任意移动，所以导电性能差。因为物体的导电是靠带电荷的粒子定向移动来实现的。
　　当向半导体内掺入杂质后，晶体内部原有的平衡被打破，当掺入硼原子时，它外层原有的三个价电子和周围的硅原子中的价电子形成“共价键”。这时硅原子不再呈电中性，好像失去了一个带负电的价电子，留下空位，称它为“空穴”。由于空穴有接收电子的性质，相当于一个正电荷。当掺入磷原子，它外层有五个价电子，形成共价键时就多出了一个价电子。此电子可以自由参加导电。把半导体中载运电荷的粒子称为载流子，带负电的自由电子和带正电的空穴都是半导体中的载流子。在掺杂的半导体中电子和空穴的数目是不相等的，这就有多数载流子和少数载流子之分。
　　载流子―在电场作用下，能作定向运动的粒子。
　　在半导体中，载流子有两种：自由电子和空穴。
　　4、本征半导体
　　完全纯净的、结构完整的半导体晶体。（纯净度 99.99999%）
　　5、杂质半导体
　　在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。这种半导体称为杂质半导体。
　　根据所掺杂质的不同，分为P型半导体和N型半导体 。
　　（1）P型半导体：在本征半导体中掺入适量三价元素（硼、铝），形成空穴型（P型）半导体。它的导电能力大大高于本征半导体。
　　①多子（主要导电的载粒子）：空穴。
　　②少子：自由电子（热激发形成）。
　　（2）N型半导体：在本征半导体中掺入适量五价元素（磷、锑），形成自由电子型（N型）半导体。
　　①多子（主要导电的载粒子）：自由电子。
　　②少子：空穴（热激发形成）。
　　在两种杂质半导体中，多子是主要导电媒介，数量取决于杂质含量；少子是本征激发产生的，数量取决于环境温度。虽然杂质半导体含有数量不同的两种载流子，但整体上电量平衡，对外不显电性。