半導體導電原理(導電三) | 導電的原理
上篇文章談到了金屬物質價電子少,外電子層存在電子空位,論述了電壓波在空位之間傳導,促成了流通、形成導電。接下來我們要討論半導體導電原理,半導體的導電原理也是因為有電子通路——流通,從此確立所有物質的導電原理同出一理。 談到了電子空位導電,建立了流通之說,論述了電壓波的傳導和金屬的導電。有人會詰問:矽、鍺、金剛石等物質的原子外層僅4個價電子,還有4個空位,那它們為什麼不導電?石墨也是由碳原子構成,它為什麼又導電呢?(石墨導電放在後面討論) 這裡需要說明的是:導電是物質的整體性能,不應以...
上篇文章談到了金屬物質價電子少,外電子層存在電子空位,論述了電壓波在空位之間傳導,促成了流通、形成導電。接下來我們要討論半導體導電原理,半導體的導電原理也是因為有電子通路 ——流通 ,從此確立所有物質的導電原理同出一理。 談到了電子空位導電,建立了流通之說,論述了電壓波的傳導和金屬的導電。有人會詰問:矽、鍺、金剛石等物質的原子外層僅 4個價電子,還有 4個空位,那它們為什麼不導電?石墨也是由碳原子構成,它為什麼又導電呢? (石墨導電放在後面討論 ) 這裡需要說明的是:導電是物質的整體性能,不應以單個或幾個原子的狀態來認識整體,電子空位是電子在價和運動時出現的暫時效應,不能以靜止的眼光來看待空位,亦不能以靜止的眼光來看待物質的導電。 半導體半導體一般是由 4價的矽(或者是鍺,以下同)為主體材料,在矽、鍺晶體中每個原子與相鄰的 4個原子共用外層電子組成 4個結構元,四周的價和電子以均勻的速率規則繞核心而運動,從整體上看,其核外電子層是均勻飽滿的,難以形成電子空位,所以很純的單晶矽基本不導電 (電阻很大 )。 N型半導體在純矽晶體中加了少量的 5價元素後,就形成了 N型半導體。摻雜加入的 5價元素,例如磷原子,鑲嵌在矽晶體中,磷原子佔據了晶體中矽原子的一個位置,磷的 5個價電子參與矽中的 4個價和運轉,尚有 1個價電子無價和軌道,這多出的一個電子並不是在外老實呆著,而是稍有機會就混雜進入別的價和運轉的軌道中,參與價和運轉,擾亂了原矽晶體均勻的速率,使得整個晶體中的價和電子的運轉出現了擁擠和等待的紊亂現象。有許多暫態價和電子因途中紊亂而沒有到位,於是晶體中出現了臨時性的電子空位 (臨時性空位在晶體中佔有一定概率 ),電壓波可以乘機傳導,電子可以在電壓波的引導下乘虛而入,形成電子的定向流動 ——電流。這樣,摻雜 5價元素使得矽晶體的價電子的運轉出現了擁擠和等待的紊亂,使得電子空位呈現,材料導電能力增加,形成了 N型半導體。 P型半導體在矽晶體中加入少量的 3價元素後,就形成了 P型半導體。 3價元素例如硼,在價和結構中頂替了一個矽原子,因硼外層只有 3個價電子,使得與硼相連的 4個結構元中有一個是單電子價和運轉,形成了電子空位。與這個單電子結構...