半导体材料

  Aaron ·  2010-08-05 20:06  ·  18971 次点击
半导体材料semiconductormaterial
室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间、电阻率约为10-5~107欧米的固体材料。半导体材料的电阻率随温度升高而下降,这一点与导电材料不同而与绝缘材料相似。半导体材料与绝缘材料的区别在于它的能带结构中禁带较窄,在2~3电子伏以下。典型的半导体材料是以共价键结合为主的。元素晶体硅和锗、Ⅲ-Ⅴ族化合物及Ⅱ-Ⅵ族化合物构成了大部分主要的半导体材料。
半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感,例如,向硅中掺入亿分之一的硼,就能使其电阻率减少为原来的万分之一。纯度很高的半导体材料(常称本征半导体)常温下电阻率很高,是电的不良导体。但在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体可分为以电子为主要导电载流子的N型半导体和以空穴为主要导电载流子的P型半导体。不同类型半导体间的接触(称为PN结)以及半导体和金属接触时,因电子(或空穴)浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性。利用PN结的单向导电性可以制成具有多种功能的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等。此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素)的变化非常敏感,据此,可以制造各种敏感元件,用于信息转换。半导体材料因它所具有的一系列独特性质,成为重要的电工材料。
电工领域所用半导体材料可以分为以下3大类。①元素半导体:仅由单一元素组成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等,其中以硅和储应用最广。②化合物半导体:包括氧化物(主要有氧化亚铜、二氧化钛等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物(主要有硫化镉、硫化锌、硒化镉、碲化镉等)、Ⅲ-Ⅴ族化合物(主要有砷化镓、磷化铟、磷化镓、锑化铟、砷化铟等)、Ⅳ-Ⅳ族化合物(主要有碳化硅)、Ⅵ-Ⅵ族化合物(主要有硫化铅、硒化铅、碲化铅等)、有机半导体(主要有萘、蒽、聚丙烯腈等)。③陶瓷半导体:20世纪70年代开发出来的一类新型半导体材料。它由一种化合物为主要成分,添加一种以上其他化合物,经陶瓷工艺高温烧结而成(主要有氧化锌系、氧化钛系、氧化锡系及碳化硅系等)。

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