半导体的奇妙特性

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发布时间 2008-09-11

什么是半导体呢?从电的观点来看,可以把物质分成三大类:

  1.容易传导电流的物质,如银、铜、铝、铁等,称为导体;
  2.能够可靠地隔绝电流的物质,如橡胶、塑料、陶瓷、云母等,称为绝缘体;
  3.导电能力介于导体和绝缘体之间的物质,则称为半导体。

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。

半导体主要有以下几个方面的重要特性:

1.热敏特性

  半导体具有负的电阻温度系数特性,温度升高时电阻率指数则减小。温度的变化会使半导体的电阻率发生明显的改变,例如纯锗,温度每升高10度,它的电阻率就要减小到原来的1/2。温度的细微变化,能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性,可以制作感温元件——热敏电阻,用于温度测量和控制系统中。值得注意的是,各种半导体器件都因存在着热敏特性,在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

  半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小;无光照时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻,在没有光照时,电阻高达几十兆欧姆,受到光照时.电阻一下子降到几十千欧姆,电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等.广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

  在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素,就会使它的电阻率发生极大的变化。例如.在纯硅中掺人.百万分之—的硼元素,其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm.也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有的半导体器件,都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

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