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在有外電場作用時,帶負電的自由電子將逆著電場方向作定向運動,形成電子電流;帶正電的空穴則順著電場方向作定向運動(實際上是共價鍵中的價電子在運動).形成空穴電流。兩部分電流方向相同,總電流為電子電流與空穴電流之和。由此可見,半導體中具有自由電子和空穴兩種載流子,因而存在著電子導電和空穴導電兩種導電方式,這是半導體導電方式的最大特點,也是在導電原理上和金屬導電方式的本質差別。半導體中載流子數(shù)量的多少是衡量其導電能力的主要標志。當然,由于自由電子和空穴總是成對產生的(稱為自由電子一空穴對),因而本征半導體在帶電性質上仍是中性的。
半導體的導電能力的大小決定于載流子數(shù)目的多少,而載流子的數(shù)目又與溫度、光照程度和摻人雜質濃度等有關,因此半導體的導電能力受溫度、光照和摻人雜質等的影響。在本征半導體中,受激發(fā)后自由電子和空穴總是成對產生的。同時,自由電子在運動中如果和空穴相遇,可以放出多余的能量而填補這個空穴,二者同時消失,這種現(xiàn)象稱為復合。
在一定溫度下,激發(fā)與復合達到動態(tài)平衡,于是半導體中的載流子便維持一定數(shù)目。當溫度接近于熱力學溫度零度(即27390)時,不能產生電子一空穴對,半導體不能導電。在室溫(2590)下,只有極少量的價電子掙脫共價鍵的束縛,產生的電子一空穴對數(shù)量很少,因此半導體的導電能力很低。當溫度升高或受光照時,有更多的共價鍵中的價電子掙脫束縛,產生的電子一空穴對的數(shù)量增多,半導體的導電能力便顯著增強。這就是半導體的導電性具有熱敏性和光敏性的原因。下面重點討論摻人雜質對半導體導電能力的影響。
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