物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電能力可分為導(dǎo)體,半導(dǎo)體和絕緣體。每個人都知道金屬中有許多自由電子。在電場的作用下,自由電子取向形成電流,因此金屬具有良好的導(dǎo)電性并且是導(dǎo)體。在塑料,云母和其他材料中,雖然它們也含有大量的電子,但這些電子被核周圍的核緊緊地束縛,不能自由移動。因此,即使施加強電場,這些電子也不會產(chǎn)生定向運動。這種材料是絕緣體。
除導(dǎo)體和絕緣體外,還有一類物質(zhì)。它們既不像導(dǎo)體那樣導(dǎo)電,也不像絕緣體那樣導(dǎo)電。它們的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。我們將這些材料稱為半導(dǎo)體。
純半導(dǎo)體材料不導(dǎo)電,但半導(dǎo)體電子結(jié)合的狀態(tài)是松散的。隨著溫度升高,單個電子自由地脫離并變成自由電子,并且半導(dǎo)體具有一定的導(dǎo)電性。在電子脫離束縛之后,原始位置將出現(xiàn)空位。這個空位可以被其他原子中的電子填充,好像原來的空位移動了一個位置。如果對半導(dǎo)體施加電場,則空位的填充運動將是方向性的,好像空位從正變?yōu)樨?。如果可以定向的自由電子被稱為載流子,那么可以定向的空位也是一種稱為空穴的載流子。自由電子是帶負電的載流子。由于空穴沿與電子運動方向相反的方向移動,因此空穴是帶正電的載流子。圖14-1示出了半導(dǎo)體中載流子的移動方向,其中電流的方向與空穴的移動方向相同,與電子的運動方向相反。
盡管在半導(dǎo)體中存在兩種類型的載流子,但由于其少量,純半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非常弱。如果在純半導(dǎo)體中添加少量雜質(zhì)元素,則可以大大提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。添加到半導(dǎo)體的雜質(zhì)元素可以分為兩種:。在向半導(dǎo)體中添加雜質(zhì)之后,在半導(dǎo)體中產(chǎn)生許多帶負電的電子。該半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體,其中電子是多數(shù)載流子,并且空穴是少數(shù)載流子;添加到半導(dǎo)體中的另一種雜質(zhì)產(chǎn)生缺少電子的空穴。這種類型的半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體,其中空穴是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。
在N型和P型半導(dǎo)體中,多數(shù)載流子和少數(shù)載流子的數(shù)量是完全不同的。
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