半导体的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

1. 半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，其导电性较差。常见的绝缘体有煤、人工晶体、琥珀和陶瓷，而金属如金、银、铜等则是良好的导体。
2. 直到20世纪30年代，随着材料提纯技术的进步，半导体的存在才被学术界广泛认可。本征半导体是指不含杂质且无晶格缺陷的半导体。
3. 在极低温度下，本征半导体的价带是满带。然而，在热激发下，部分电子会越过禁带进入能量较高的导带，形成电子-空穴对。空穴是带正电的空位，其导电性是等效的电子运动。
4. 在外电场作用下，电子和空穴会定向运动，形成宏观电流，这种导电称为本征导电。电子和空穴的复合会释放能量，可能表现为电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。
5. 在一定温度下，电子-空穴对的产生和复合达到动态平衡，此时半导体具有特定的载流子密度和电阻率。随着温度的升高，载流子密度增加，电阻率减小。纯净半导体的电阻率较大，因此在实际应用中常引入晶格缺陷以提高其导电性。