杂志半导体的特性

半导体主要有三个特性，即光敏特性热敏特性和掺杂特性。所谓光敏特性是指某些半导体受到强烈光芒照射时，其导电性能大大增强；光芒移开后，其导电性能大大减弱。所谓热敏特性是指外界环境温度升高时，半导体的导电性能也随着温度的升高而增强。所谓掺杂特性是指在纯净的半导体中，如果掺入极微量的杂质可使其导电性能剧增。

锗、硅、硒、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，叫做半导体。半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件（热敏电阻）；利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，像光电池、光电管和光敏电阻等。半导体还有一个最重要的性质，如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、三极管等。把一块半导体的一边制成P型区，另一边制成N型区，则在交界处附近形成一个具有特殊性能的薄层，一般称此薄层为PN结。图中上部分为P型半导体和N型半导体界面两边载流子的扩散作用（用黑色箭头表示）。中间部分为PN结的形成过程，示意载流子的扩散作用大于漂移作用（用蓝色箭头表示，红色箭头表示内建电场的方向）。下边部分为PN结的形成。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡。

半导体主要具有三大特性：热敏特性半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗，湿度每升高10度，它的电阻率就要减小到原来的1／2。温度的细微变化，能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性，可以制作感温元件——热敏电阻，用于温度测量和控制系统中。值得注意的是，各种半导体器件都因存在着热敏特性，在环境温度变化时影响其工作的稳定性。光敏特性半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小；无光照时，电阻率很大。例如，常用的硫化镉光敏电阻，在没有光照时，电阻高达几十兆欧姆，受到光照时。电阻一下子降到几十千欧姆，电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性，制作出多种类型的光电器件，如光电二极管、光电三极管及硅光电池等。广泛应用在自动控制和无线电技术中。掺杂特性在纯净的半导体中，掺人极微量的杂质元素，就会使它的电阻率发生极大的变化。例如。在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素，其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到4Ω·cm，也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素，人为地精确地控制半导体的导电能力，制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说，几乎所有的半导体器件，都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。扩展资料1、半导体的组成部分半导体的主要由硅（Si）或锗（Ge）等材料制成，半导体的导电性能是由其原子结构决定的。2、半导体分类（1）半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（ 硫化镉、硫化锌等）、氧化物（锰、铬、铁、铜的氧化物），以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。（2）按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。3、半导体的作用与价值目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等。其中以锗、硅材料的生产技术较成熟，用的也较多。用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品，在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面，比较重要的领域有：（1）集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域，已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管，可在一片硅片上制成一台微信息处理器，或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗，并使信息处理速度达到微微秒级。（2）微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段，发射器件的功率已达到数瓦，人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。（3）光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是：光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

极纯形式的半导体称为本征半导体。在本征半导体中，即使在室温下，也会产生空穴-电子对。当在本征半导体上施加电场时，电流传导由自由电子和空穴进行，如图 1 所示。自由电子是由于热能破坏了一些共价键而产生的。同时在共价键中产生空穴。在电场的影响下，自由电子和空穴都发生传导。因此，半导体内部的总电流是由自由电子和空穴产生的电流之和。可以注意到，外部导线中的电流完全是由电子引起的。随着空穴到达终端B，电子进入终端附近的半导体晶体并与空穴结合，从而抵消它们。同时，靠近正极 A 的松散电子被吸引远离它们的原子进入正极。这会在正极端子附近产生新的孔，这些孔再次向负极漂移。外在半导体本征半导体的导电性能可以通过添加少量合适的杂质来增加。然后它被称为杂质或非本征半导体。向半导体中添加杂质的过程称为掺杂。一般对于10 8 两种类型 的半导体原子，添加一种杂质原子。根据添加的杂质类型，非本征半导体分为两类，例如：(i) n 型半导体(ii) p型半导体 n型半导体当在纯半导体中加入少量五价杂质时，称为n型半导体。五价杂质的加入在半导体晶体中提供了大量的自由电子。五价杂质的典型例子是砷（As）和锑（Sb）。这种产生 n 型半导体的杂质被称为施主杂质，因为它们向半导体晶体提供自由电子。为了解释 n 型半导体的形成，考虑一个纯锗晶体。我们知道锗原子有四个价电子。当锗晶体中加入少量的五价杂质如砷时，晶体中就会产生大量的自由电子。原因如下。砷是五价的，即它的原子有五个价电子。砷原子适合锗晶体，其四个价电子与四个锗原子形成共价键。砷原子的第五个价电子在共价键中没有位置，因此保持自由。因此，每添加一个砷原子，锗晶体中就会有一个自由电子。五价杂质的加入产生了许多导带电子，即自由电子。五价原子的四个价电子与四个相邻的锗原子形成共价键。五价原子的第五个剩余价电子不能容纳在价带中而行进到导带。以下两点可以仔细注意：(i) 许多新的自由电子是通过添加五价杂质产生的。(ii) 室温的热能仍然产生少量的空穴-电子对。然而，五价杂质提供的自由电子数量远远超过空穴数量。因此它被称为n型半导体（n代表负）

纯净晶体结构的半导体称为本征半导体，其自由电子浓度等于空穴浓度；掺入杂志的半导体称为杂质半导体，其载流子明显增多，导电性加强，其中N型半导体n>>p,P型半导体p>>n（n为自由电子浓度，p为空穴浓度）。