半导体分为两大类:本征半导体和杂质半导体。这两种类型的半导体在电子结构和电导特性上有显著的区别。
本征半导体(Intrinsic Semiconductor)
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定义和组成:本征半导体是纯净的半导体,没有任何杂质原子。最常见的本征半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。
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电子结构:在本征半导体中,电子从价带跃迁到导带产生电流。在绝对零度时,几乎所有电子都处于价带,导带为空。
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导电性能:随着温度的升高,一些电子获得足够能量跃迁到导带,同时在价带留下空穴。这些自由电子和空穴共同贡献于半导体的导电性。
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特点:本征半导体的导电性较差,且强烈依赖于温度。
杂质半导体(Extrinsic Semiconductor)
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定义和组成:杂质半导体是在纯净半导体的基础上加入微量杂质元素形成的。这些杂质元素改变了半导体的电子结构和导电特性。
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类型:
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N型半导体:在半导体中掺入五价元素(如磷、砷),每个杂质原子提供一个额外的自由电子,增强导电性。
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P型半导体:在半导体中掺入三价元素(如硼、镓),每个杂质原子产生一个空穴,增强导电性。
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电子结构:掺杂导致的额外电子或空穴成为主要的载流子。
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导电性能:相比本征半导体,杂质半导体的导电性能得到显著提升,且对温度的依赖性降低。