半導(dǎo)體定義
電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。
半導(dǎo)體室溫時電阻率約在10-5~107歐·米之間,溫度升高時電阻率指數(shù)則減小。
半導(dǎo)體材料很多,按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。
鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體;化合物半導(dǎo)體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外,還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機半導(dǎo)體等。
本征半導(dǎo)體
不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在極低溫度下,半導(dǎo)體的價帶是滿帶(見能帶理論),受到熱激發(fā)后,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶,價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位,稱為空穴。導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴合稱電子 - 空穴對,均能自由移動,即載流子,它們在外電場作用下產(chǎn)生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復(fù)合。復(fù)合時釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子 - 空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合同時存在并達到動態(tài)平衡,此時半導(dǎo)體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時,將產(chǎn)生更多的電子 - 空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大,實際應(yīng)用不多。