纯净的半导体称为什么


一、物质的电阻率分类

根据电阻率的大小,物质可以分为导体、绝缘体和半导体。导体的电阻率在10-6至10-3Q·cm之间,如银、铝、铜等;绝缘体的电阻率则高达108至1020Q·cm之间,如塑料和橡胶等;而半导体的电阻率在10-3至108Q·cm之间,包括锗、硅以及某些金属氧化物和硫化物。半导体具有独特的光敏和热敏特性,同时还表现出掺杂特性。

二、共价键结构解析

在半导体器件中,常用的材料是硅和锗。这两种材料都是4价元素,最外层的原子轨道拥有4个价电子。这些价电子不仅围绕自身的原子核运行,还时常出现在相邻原子的电子轨道中。这种相邻原子被共有的价电子连接的结构,就是我们所说的共价键结构。

三、本征半导体的特性

当半导体处于极低的温度(接近绝对零度)时,虽然其中含有大量价电子,但由于这些电子被共价键紧紧束缚,无法自由移动,因此本征半导体几乎不导电。当半导体受热或受到光照时,部分价电子会获得足够的能量,挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在共价键中留下空位,这些空位被称为空穴。

四、杂质半导体的类型

1. N型半导体:在本征半导体(如锗或硅)中掺入五价元素(如磷),形成N型半导体。在N型半导体中,电子是主要的载流子,而空穴则是少量的。N型半导体的电子数量主要受掺杂浓度的影响,而空穴数量则主要受温度影响。

2. P型半导体:在本征半导体中掺入三价元素(如硼),形成P型半导体。在P型半导体中,空穴是主要的载流子,而电子则是少量的。P型半导体的空穴数量受掺杂浓度的影响较大,而电子数量则主要受温度影响。

五、PN结的形成过程

当N型半导体和P型半导体单独存在时,它们呈电中性。当它们接触时,由于电子和空穴浓度的差异,电子和空穴会从高浓度区域向低浓度区域扩散。在扩散过程中,电子会向P型半导体移动并与空穴复合,而空穴则会向N型半导体移动并与电子复合。在这个过程中,N型半导体和P型半导体的交界处形成了空间电荷区,这个区域被称为PN结。