關(guān)于半導(dǎo)體概念探討

半導(dǎo)體，我們都不陌生，幾乎在電子行業(yè)，每天都會遇到半導(dǎo)體，今天就跟大家一起來探討下半導(dǎo)體這個概念，

首先需要講下導(dǎo)體的概念

從原子結(jié)構(gòu)可以判斷出，銅是良導(dǎo)體。銅原子核中包含有29個質(zhì)子（帶正電荷）像行星環(huán)繞太陽一樣環(huán)繞著原子核運動，電子位于不同的軌道上，兩個電子在第一軌道，8個電子在第二軌道，18個電子在第三軌道，1個電子在最外層的軌道。

帶正電的原子核吸引環(huán)繞它運動的電子，而這些電子沒有被拉進(jìn)原子核的原因在于其圓周運動產(chǎn)生的向外的離心力，該離心力恰好等于原子核對電子的吸引力，因此軌道是穩(wěn)定的。電子軌道越大，來自原子核的吸引力就越小，在較大的軌道上，電子運動的速度較慢，產(chǎn)生的離心力也相對較小。

對于電子來說，最外層軌道最重要，稱為價帶軌道，它決定了原子的電特性，為了強(qiáng)調(diào)價帶軌道的重要性，將原子核與所有的內(nèi)層軌道定義為原子的核心，

自由電子，由于核心和價電子之間的吸引力很弱，外力輕易的使這個電子脫離銅原子，這種價電子經(jīng)常稱為自由電子，也是銅成為良導(dǎo)體的原因，最好的導(dǎo)體是銀，銅和金

半導(dǎo)體

最好的導(dǎo)體是（銀、銅和金）只有一個價電子，而最好的絕緣體有8個價電子，半導(dǎo)體是電學(xué)特性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的元素，最好的半導(dǎo)體具有4個價電子。

鍺

鍺是半導(dǎo)體的一種，它的價帶軌道中有4個電子，在早期半導(dǎo)體器件制作中，鍺是唯一一種適合的材料，然而鍺器件存在無法克服的致命缺陷，反向電流過大。

硅

硅是地球上除氧以外含量最豐富的元素，早期硅的提純度約束它的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)不存在硅提純的問題，現(xiàn)在硅也是半導(dǎo)體材料的首選，沒有硅，就沒有現(xiàn)代電子、通信和計算機(jī)。

其實還有一個常見的半導(dǎo)體元素是碳，主要是用來制作電阻。

空穴

電子的離開使得原來的價帶軌道上留下了一個空缺，稱為空穴，空穴表現(xiàn)出為正電荷特性，會吸引并捕獲其周邊出現(xiàn)的電子，空穴的存在是導(dǎo)體與半導(dǎo)體的本質(zhì)區(qū)別，空穴使得半導(dǎo)體可以實現(xiàn)導(dǎo)體無法實現(xiàn)的功能。

在純凈的硅晶體中，熱能激發(fā)產(chǎn)生相同數(shù)目的自由電子和空穴，自由電子在晶體中隨機(jī)移動，有時會接近某個空穴，被它吸引并陷入其中，復(fù)合指的是自由電子和空穴的結(jié)合，一個自由電子從產(chǎn)生到消失的這段時間被稱為它的壽命，由于晶體純度等因素的影響，壽命可以從幾納秒到幾微秒不等。

溫度升高會使原子的振動更加劇烈，這意味著有更多的額自由電子和空穴被激發(fā)，但在任何溫度下，純凈的硅晶體中總是含有等量的自由電子和空穴。

本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體，如果晶體中的每個原子都是硅原子，那么這個硅晶體就是本征半導(dǎo)體，在室溫下，硅晶體具有電絕緣特性，因為熱能激發(fā)產(chǎn)生的自由電子和空穴數(shù)量很少。

非本征半導(dǎo)體

提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的方法之一就是摻雜，摻雜是指在本征半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)原子從而改變其電導(dǎo)率，經(jīng)過摻雜的半導(dǎo)體稱為非本征半導(dǎo)體。

n型半導(dǎo)體

摻入5價雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體，n型半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)量比空穴的多，自由電子稱作為多數(shù)載流子，而空穴稱作少數(shù)載流子。

p型半導(dǎo)體

摻入3價雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體，p型半導(dǎo)體中的自由電子數(shù)量比空穴的少，空穴稱作為多數(shù)載流子，而自由電子稱作少數(shù)載流子。

單獨的n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體用途類似于碳電阻，然而對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜后，使得晶體一半呈p型，另一半呈n型，便產(chǎn)生新的性能，p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的交界處叫做pn結(jié)，二極管、晶體管和集成電路的發(fā)明都是來源pn結(jié)，只要理解了pn結(jié)，就理解了所有類型的半導(dǎo)體器件。
編輯：hfy