半导体中文名称: 半导体英文名称: semiconductor 定义: 材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度,电阻率下降。应用学科: 机械工程(一级学科); 仪器仪表材料(二级学科);半导体材料( 仪器仪表) (三级学科) 半导体( semiconductor ),指常温下导电性能介于导体(conductor) 与绝缘体(insulator) 之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。目录简介多样性分类半导体定义历程特点伏安特性曲线半导体杂质 ?半导体应用?半导体行业的发展?各国半导体命名方法 ?半导体的英文及解释?半导体在照明中的地位半导体: 电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体半导体室温时电阻率约在 10-5 ~ 107 欧 米之间, 温度升高时电阻率指数则减小。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Ⅲ-Ⅴ族化合物( 砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-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。本征半导体不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带( 见能带理论) ,受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位, 称为空穴(图1)。导带中的电子和价带中的空穴合称电子- 空穴对,均能自由移动,即载流子,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。这种由于电子- 空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴, 电子- 空穴对消失, 称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射( 发光) 或晶格的热振动能量( 发热)。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, 此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子- 空穴对, 载流子密度增加, 电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。半导体半导体中杂质半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价结合,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主,相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多(图2)。b体育入口在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是杂质能级,通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位,使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子(图3)。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时,在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小,半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是导带中的电子,属电子型导电,称 N 型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电,称 P 型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子- 空穴对,故 N 型半导体中可存在少量导电空穴, P 型半导体中可存在少量导电电子,它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中, 少数载流子常扮演重要角色。 N 型半导体结构图 PN结P 型半导体与 N 型半导体相互接触时, 其交界区域称为 PN结。P 区中的自由空穴和N 区中的自由电子要向对方区域扩散, 造成正负电荷在 PN结两侧的积累,形成电偶极层(图4) 。电偶极层中的电场方向正好阻止扩散的进行。当由于载流子数密度不等引起的扩散作用与电偶层中电场的作用达到平衡时,P 区和 N 区之间形成一定的电势差, 称为接触电势差。由于 P 区中的空穴向 N 区扩散后与 N 区中的电子复合,而 N 区中的电子向