半導體導電能力介于什么和什么之間
半導體是一種介于導電體和絕緣體之間的材料。在半導體中,只有一小部分的電子能量帶處于允許狀態(tài),難以流動,其他的電子處于禁止帶。因此,隨著溫度的升高,半導體導電能力會逐漸增強。在本文中,我們將更深入地探討半導體導電能力的原理和影響因素。
半導體的可控電導性質(zhì)是由摻雜原子引入其結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)所產(chǎn)生的,例如硅、鍺等。摻雜后,半導體添加了更多的自由電子或空穴,這些自由電子或空穴能夠在外電場的作用下向?qū)щ婓w導電或自由漂移。摻雜會引起電子的更多或更少的激發(fā),而其數(shù)量大小和種類決定了半導體的導電性能。在摻雜的半導體中,其導電性主要分為兩類:P型半導體和N型半導體。
P型半導體中,摻入的雜質(zhì)元素屬于第III族元素,如硼等,它們只有三個電子,因此它們?nèi)鄙僖粋€電子,而電子空位即為空穴。這些空穴在外部電場的作用下向著負極移動,導致了電流的流動。當摻入P型雜質(zhì)后,半導體中的空穴數(shù)目變得比較多,電子運動比較受制約,使電子的密度較小。在P型半導體中,電流移動的是正電荷,即空穴。
N型半導體中,摻入的雜質(zhì)元素屬于第V族元素,如烷基等,它們有五個電子,因此在晶格內(nèi)會露出一個額外的電子。這個額外的電子會在晶格內(nèi)自由運動。受外電場的作用,這些電子會向正電荷移動,從而導致電流的流動。在N型半導體中,電子太多,空穴太少,電子比等離子體密度更大,導致電流移動的是負電荷,即電子。
半導體的導電性與多種因素有關(guān)。其中,摻雜濃度是最主要的控制因素。摻雜濃度越高,半導體導電性越強。此外,溫度也對半導體的導電性產(chǎn)生影響。溫度升高,半導體中的熱運動加劇,會導致更多的電子躍遷到允許帶從而導致導電性增強。光照也會影響半導體的導電性能。在某些半導體中,光可以激發(fā)電子從禁止帶躍遷到允許帶,產(chǎn)生更多的自由電子和空穴,從而增加半導體的導電性能。
除了通常的半導體材料,大量的研究也是在石墨烯和碳納米管等CARBON 基材料上進行的。這些材料在最小尺寸的范圍內(nèi)可以顯示卓越的電容、電導率和電子輸運性能。因此,這些CARBON 基材料已經(jīng)成為研究新一代電子學器件的理想材料。
總之,半導體的導電性介于導電體和絕緣體之間。通過摻雜和調(diào)節(jié)其摻雜濃度、溫度和光照等因素,可以調(diào)節(jié)半導體的導電性能,使其在電子器件中發(fā)揮出巨大的作用。在未來,半導體材料的研究和應(yīng)用將繼續(xù)受到廣泛關(guān)注。
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