纯净的半导体(本征半导体)最常用的半导体为硅(Si)和锗(Ge)。它们的共同特征是四价元素,即每个原子最外层电子数为4个。++Si(硅原子)Ge(锗原子)硅原子和锗原子的简化模型图Si+4Ge+4因为原子呈电中性,所以简化模型图中的原子核只用带圈的+4符号表示即可。天然的硅和锗是不能制作成半导体器件的。它们必须先经过高度提纯,形成晶格结构完全对称的本征半导体。在本征半导体的晶格结构中,每一个原子均与相邻的四个原子结合,即与相邻四个原子的价电子两两组成电子对,构成共价键结构。+4+4+4+4+4+4+4+4+4晶格结构共价键结构+4+4+4+4+4+4+4+4+4从共价键晶格结构来看,每个原子外层都具有8个价电子。但价电子是相邻原子共用,所以稳定性并不能象绝缘体那样好。在游离走的价电子原位上留下一个不能移动的空位,叫空穴。受光照或温度上升影响,共价键中价电子的热运动加剧,一些价电子会挣脱原子核的束缚游离到空间成为自由电子。+++4+4+4+4+4+4+4+4+4受光照或温度上升影响,共价键中其它一些价电子直接跳进空穴,使失电子的原子重新恢复电中性。(2)杂质半导体本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子,但由于数量极少导电能力仍然很低。如果在其中掺入某种元素的微量杂质,将使掺杂后的杂质半导体的导电性能大大增强。+五价元素磷(P)+4+4+4+4+4+4+4+4+4P掺入磷杂质的硅半导体晶格中,自由电子的数量大大增加。因此自由电子是这种半导体的导电主流。掺入五价元素的杂质半导体由于自由电子多而称为电子型半导体,也叫做N型半导体。+4+4+4+4+4+4+4+4+4三价元素硼(B)B+掺入硼杂质的硅半导体晶格中,空穴载流子的数量大大增加。因此空穴是这种半导体的导电主流。掺入三价元素的杂质半导体,由于空穴载流子的数量大大于自由电子载流子的数量而称为空穴型半导体,也叫做P型半导体。-
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