掺杂性、热敏性、光敏性
半导体作为现代电子技术的核心材料,其核心特性主要体现在以下三个方面:
一、掺杂性
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定义与原理
掺杂性是指在纯净半导体中引入微量杂质元素(如磷、硼等),通过改变载流子浓度来调控导电性能。N型半导体掺入五价元素(如磷)后,多子(自由电子)浓度显著增加;P型半导体掺入三价元素(如硼)后,空穴浓度成为多数载流子。
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应用领域
掺杂性是半导体器件(如二极管、晶体管、集成电路)的核心原理,广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
二、热敏性
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定义与表现
半导体的电阻率随温度变化显著,通常具有负温度系数。例如,纯锗的电阻率随温度每升高10℃可降低至原来的1/2,这种特性使半导体可制成感温元件(如热敏电阻)。
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应用场景
热敏电阻广泛应用于温度测量、温度补偿、红外传感器等设备中,具有高灵敏度和稳定性。
三、光敏性
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定义与表现
半导体对光照敏感,光照增强时电阻率大幅下降(如硫化镉光敏电阻),反之则接近绝缘体。这一特性被用于光电二极管、太阳能电池及光敏传感器。
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应用方向
光电二极管用于光信号检测,硅光电池用于可再生能源转换,光敏传感器则用于环境光监测等。
补充说明
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负电阻率温度特性 :部分半导体(如金属硫化物)在特定温度范围内电阻率随温度升高而降低,但此特性与热敏性不同,需注意区分。
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其他特性 :半导体还具备可整流性(如二极管单向导电)、压阻性(压力变化引起电阻变化)等,但掺杂性、热敏性、光敏性是其最基础且应用最广泛的三大特性。
通过综合运用这三大特性,半导体能够实现从基础元件到复杂系统的多样化功能。