第1章 半导体二极管及其应用
1.1 半导体的基本知识
1.1.1 本征半导体
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。一般来说,半导体的电阻率在10-4~109M·m的范围内。半导体是构成电子元器件的重要材料,*常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。纯净的晶体结构的半导体称为本征半导体。
本征半导体是通过一定的工艺过程形成的单晶体,其中每个硅或锗原子*外层的4个价电子均与它们相邻的4个原子的价电子共用,从而形成共价键,如图1.1(a)所示。
本征半导体中原子间的共价键具有较强的束缚力,每个原子都趋于稳定,它们是否有足够的能量挣脱共价键的束缚与热运动(即温度)紧密相关。在热力学温度**零度(约--273℃)下,价电子基本不能移动,因而在外电场作用下半导体中电流为零,此时它相当于绝缘体。但在常温下,由于热运动价电子被激活,有些获得足够能量的价电子会挣脱共价键成为自由电子,与此同时共价键中就留下一个空位,称为空穴,这种现象称为本征激发,如图1.1(b)所示。由于电子带负电荷,所以空穴表示缺少一个负电荷,即空穴具有正电荷粒子的特性。
在电子一空穴对产生的同时,运动中的自由电子也有可能去填补空穴,使电子和空穴成对消失,这种现象称为复合。在外电场作用下,一方面带负电荷的自由电子做定向移动,形成电子电流;另一方面价电子会按电场方向依次填补空穴。
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