物理百科知识点-元素半导体讲解

物理知识的奇妙之处，就是在于研究细小物质的奇妙之处。细微的观察物质的本身，那些本肉眼看不见的东西。学习过后记得总结哦。本期我们将会重点了解半导体的有关知识，一起来看物理百科知识点-元素半导体讲解：

首先，我们需要明白什么是导体

导体的定义：导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。

导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。在科学及工程上常用利用欧姆来定义某一材料的导电程度。

用通俗点的话解释，导体是容易导电的物体，即是能够让电流通过材料，不容易导电的物体叫绝缘体。例如各种金属及金属制品、人体、潮湿的木棒、有杂质的水溶液等都是可以导电的，都是导体，金属是最常见的一类导体。

金属制品、有杂质的水溶液都是导体

当然，并不是能导电的物体叫导体，不能导电的物体叫绝缘体，这一点同学们需要注意。

知道了导体是什么，那么什么是半导体呢?

半导体的定义：半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，是一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。

物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。而半导体，可以简单的理解为是一种介于导体和绝缘体之间的材料。如常用的晶体管原材料硅、锗等，都是半导体。

半导体的划分形式都有哪些?

半导体按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。

此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。

除了以上两种划分方法，业内还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

接下来，我们需要简单的了解一下半导体的结构

半导体都是由原子构成的。而原子=带正电的原子核+若干个围绕着原子核运动的负电子。

原子核的正电和围绕着它的负电子电量相等，整个原子呈电中性。

碳族元素中有两种元素常用于半导体中：硅和锗。这两种元素的外层都有4个电子，属于四价元素，比较稳定，导电能力是低于导体的，但是不高于绝缘体。半导体的导电性与价电子有关。

在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵。在点阵中，每个院子都处在正四面体的中心，而四个其他原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临原子之间形成共价键，公用一对电子。这个共价键结构式是非常稳定的。

了解了半导体的结构之后，我们来看看半导体是如何导电的吧!(半导体的导电机理)

在看导电机理之前，我们首先要看一个概念：载流子。

载流子的定义：可以运动的带电粒子就是载流子。

在没有获取外界的能量之前，硅、锗原子共价键中的价电子被束缚，也没有刻意运动的载流子，导电能力是0。要导电，就需要获取能量，比如加热。获取能量之后，外层的电子有了能量驱动，运动也就剧烈了，能够挣脱共价键的束缚。一旦脱离了束缚，这个电子就变成了“自由电子”，共价键上留下的一个空电子位就叫做“空穴”。空穴和自由电子之间是一一对应的关系。束缚电子获得能量挣脱束缚，变成了自由电子，剩下了空穴。

温度越高，收到的热激发就越强，在这里也可以称为本征激发越强，得到的自由电子数目就越多。如果半导体外界有一定的电场的化，自由电子就会受到电场的吸引而移动，于是就会形成电流，半导体就可以导电了。

半导体的特点

半导体有以下共同特点：

1.半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间(单向导电性)。

2.半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。

3.在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。

半导体的五大特性：掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性。

半导体的类型

半导体主要有3种类型：本征半导体、N型半导体和P型半导体

1、本征半导体

纯净的半导体被称为本征半导体，它的导电能力是很弱的，在纯净的半导体中掺入杂质后，导电能力会大大加强。

2、N型半导体

在纯净半导体中掺入5价杂质(也就是原子核最外层有5个电子的物质，如磷、砷和锑等)后，半导体中会有大量带负电荷的电子(由于半导体原子核最外层一般只有4个电子，所以可以理解为掺入了5价元素后半导体中的电子数偏多了)，这种电子偏多的半导体叫做N型半导体

3、P型半导体

在纯净半导体中掺入3价杂质(如硼、铝和镓)后，半导体中电子偏少，有大量的空穴(可以看做正电荷)产生，这种空穴偏多的半导体就叫做P型半导体

上述是本期我们重点了解的物理百科知识点-元素半导体讲解的有关知识。对于上述讲解的有关知识，你做笔记了吗？对于百科知识的学习，要善于做笔记。希望上述知识能帮助到你，谢谢阅读。