我们众所周知,材料的电导率取决于其中的自由电子的浓度。好导体包括大浓度的自由电子,而绝缘体组成的小浓度自由电子。这些导体很高电法价值(并且因此低抵抗性值)。半导体中自由电子的浓度水平位于导体中自由电子密度值之间的值之间绝缘子。
这就是为什么导电性的原因半导体温和不是很高,不是很低。半导体的典型性是半导体中的算子电子不像金属一样自由,而是被困在两个相邻之间的粘合中原子。锗和硅是两个非常普遍的半导体。两个半导体的晶体结构包括定期重复三维单元。
让我们采取锗的例子,其中每个原子中的核有32个轨道电子。
锗中的每个原子有助于四种价电子,使共价键与晶体中的四个相邻的锗原子。所以原子是四价的。锗的惰性离子核心充当+4电子电荷的正电荷。锗水晶中的符住电子有助于将一个原子粘合到下一个原子。
因此,可以说,算子电子与晶体中的原子紧密界定。因此,虽然锗原子具有四个价电子,但整个锗晶体中不是一个优异的电力导体。在绝对零温度下,半导体晶体的行为就像绝缘子由于没有可用的电力载体。
但在室温下(300O.k),晶体中的一些共价键被由于可用能量而破裂,并且这种现象使得晶体中的游离电子的可用性并且因此在室温下可以在一定程度上可以在一定程度上可以在一定程度上进行。
打破共价键所需的能量为锗中约0.72 eV,并且在室温下是硅的1.1eV。当一个共价粘合断裂时,先前涉及键合形成的电子的任何一个都会出现在粘合剂上的空置位置。这种空缺称为孔。
洞的意义半导体与电子相比,它们也可以称为电力的载体。孔携带电力的机构与电子携带电力的机构有些不同。
当半导体晶体中存在不完全键时,粘合中存在孔。电子更容易与邻域形成粘合原子;因此,它留下了它以前的位置,以占据附近的新创造的洞。当电子移动到粘合中的先前位置填充孔时,它会留下另一个新孔。
当产生第二孔时,任何其他邻域键的电子可能会出现以填充第二孔,以产生后面的新孔。因此,可以可视化,因为这种孔沿与电子运动的相反的方向移动。以这种方式,半导体通过这两种电力的帮助进行电力或电荷运营商.(电子和孔)。
根据以上解释,如果我们真诚地认为我们可以在同一时间同时从一个方向移动到另一个方向的同时,电子在相反的方向上移动。当孔在相应的向前方向上移动时,负电荷在相对或向后移动时意味着。
负电荷在向后方向上移动意味着正电荷在向前移动。因此,可以得出结论,孔的运动涉及在半导体晶体中携带正电荷。在每个单位时间产生的理想半导体晶体的晶晶孔中,在此期间,电子的数量是自由的。
如果温度增加电子 - 孔对的产生速率,则当温度降低时,由于电子和晶体中的复合,减少了数量的电子 - 孔对。
当产生一个电子孔对时,产生两个电荷载体。一个是与电子相关的负电荷载体,另一个是与孔相关的正电荷载体。
说晶体中孔的移动性是μH并且电子在相同晶体中的移动是μE.。这些孔和电子沿相反的方向移动。电子总是倾向于与所施加的相反移动电场,由孔漂移引起的电流密度由,
由电子漂移引起的电流密度由,
由于孔的漂移有助于相同方向的电流和电子提供的漂移当前在两种情况下,在这两种情况下,电流处于沿孔的漂移方向的相同方向。因此,由于这些电量载波的产生电流将是两个电流的算术和,因此将结果电流密度为,
其中,n是自由电子浓度的大小,'p'是孔浓度的大小,σ是半导体的电导率。
如果是半导体理想情况下是纯的,那么将存在相同数量的自由电子和孔。这意味着n = p = n一世(说)。如果半导体的温度增加,则电荷载流子(电子和孔)的浓度也增加。因此,半导体的电导率相应地增加。纯净或纯电荷载体温度与浓度之间的关系内在半导体被给出
其中,T是kelvin规模的温度。
从上面的等式中,发现半导体中的电荷载流子浓度随温度的增加而逐渐增加。在这里,我们发现锗中的孔和电子的浓度增加了6%,以增加每次摄氏度。
硅的8%为8%。这种现象使半导体器件对温度敏感。由于温度效应于半导体器件的特性和性能,在半导体中电荷载体浓度的这种变化。因此,在这种类型的半导体器件的操作期间,应特别小心将温度保持在特定限度内。
虽然,这种迅速对温度变化的敏感性使得半导体可用于许多应用。许多专门制造的半导体用作传感器用于测量温度。这些设备被称为热敏电阻。



