14.1 内容要点与阅读指导
半导体器件是电子技术的基础,学习电子技术首先要掌握常用半导体器件,比如二极管、晶体管的原理和特性。为了更好地理解半导体器件的工作原理,有必要了解一些半导体物理的基本知识。
1.半导体的导电特性
(1)半导体材料的导电机理与金属导体不同:金属材料在室温条件下,内部就会存在大量的自由电子,具有很强的导电能力。纯净的半导体(本征半导体)由于具有晶体结构,原子核*外层空间的价电子受到很强的约束。在受到外部能量激发时,晶体共价键结构中的价电子只有少数能够挣脱束缚,形成自由电子和空穴。
自由电子可参与导电容易理解,但是价电子获得能量成为自由电子之后留下的空位,即空穴是如何导电的?这是区别金属和半导体导电机理的关键。失去价电子的原子核成为正离子,所以可以理解为一个空穴带一个正电荷。正离子(失去电子的原子核)在外电场的作用下并不能产生移动,但是它却可以吸引周围的电子来填补空穴。如果是自由电子来填补空穴,则自由电子和空穴同时消失,这个过程称为复合。在一定温度条件下,自由电子-空穴的激发和复合呈动态平衡,浓度一定。如果是其他共价键结构中的价电子来填补空穴,则相当于空穴朝相反方向移动。而空穴是相当于带有正电荷的,空穴的这种由于价电子递补而形成的移动产生了电流,所以说半导体材料中自由电子和空穴都可以参与导电,具有两种不同极性的载流子。
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