半导体最主要的导电特征是其导电性介于导体与绝缘体之间,且可通过掺杂、温度、光照等因素精准调控。 这种独特的可控性使其成为现代电子器件的核心材料,例如通过掺杂形成N型(电子导电)或P型(空穴导电)半导体,或利用温度变化实现电阻率的动态调整。
-
掺杂主导的导电性
半导体的导电能力可通过掺入微量杂质显著改变。例如,在硅中掺入五价磷原子会形成N型半导体,多余电子成为主要载流子;掺入三价硼原子则形成P型半导体,空穴主导导电。这种特性为设计二极管、晶体管等器件奠定了基础。 -
温度敏感特性
本征半导体的电阻率随温度升高而下降(负温度系数),因热激发产生更多电子-空穴对;而杂质半导体在低温下电阻率下降,室温时可能因晶格振动增强而升高。这一特性被广泛应用于热敏传感器。 -
环境响应能力
光照、电场或磁场可显著改变半导体导电性。例如,光照注入非平衡载流子,提升电导率;霍尔效应则通过磁场作用产生电势差,用于电流和磁场测量。 -
双载流子机制
半导体同时存在电子和空穴两种载流子,导电时两者运动方向相反。本征半导体中两者浓度相等,而掺杂后可人为调控多数与少数载流子比例,实现多样化电路功能。 -
能带结构的调控基础
半导体的导电性源于其特殊的能带结构——禁带宽度适中(1-3eV),电子可通过外部能量(如热能、光能)跃迁至导带。禁带宽度越小,导电性越易受控。
半导体导电特征的核心在于其动态可控性与多因素响应能力,这些特性不仅推动了微电子技术的发展,也为光电器件、传感器等创新应用提供了无限可能。理解这些特征,有助于更好地利用半导体材料解决实际问题。