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半导体的五大特性是什么
时间:2024-11-13    发布人:admin    点击数:0

一、掺杂性


定义:在形成晶体结构的纯净半导体中,人为地掺入极微量的特定杂质元素,会使其导电性能发生显著变化。


原理:半导体的晶体结构中,原本的载流子(电子或空穴)数量较少,导电能力较弱。当掺入杂质后,杂质原子会与半导体晶格中的原子结合,改变半导体的能带结构,从而影响载流子的数量和分布。例如,在硅或锗的单晶体中掺入磷(或其他五价元素),可使自由电子的数目大量增加,形成 n 型半导体;掺入硼(或其他三价元素),会形成大量的空穴,形成 p 型半导体。


应用:利用这一特性可以制作出各种不同用途的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等,是半导体广泛应用的重要基础。


二、热敏性


定义:半导体的导电性能随着外界环境温度的升高而显著增强。


原理:温度升高时,半导体晶体中的原子振动加剧,这使得载流子(电子或空穴)更容易获得能量,从而能够更容易地在晶体中移动,导致导电能力增强。对于本征半导体,温度对其导电性能的影响更为明显,因为本征半导体中的载流子主要是由热激发产生的。


应用:基于热敏性可制成温度敏感元件,如热敏电阻,用于温度的测量、控制和补偿等。在电子设备的过热保护、温度监测等方面有着广泛的应用。


三、光敏性


定义:半导体在光照条件下,其导电性能会发生明显的变化。


原理:当半导体材料受到一定波长光线的照射时,光子的能量被半导体吸收,激发电子从价带跃迁到导带,产生电子 - 空穴对,从而增加了载流子的浓度,使半导体的电导率增大。不同的半导体材料对不同波长的光具有不同的响应,例如硫化镉对可见光敏感,硫化铅和锑化铟对红外线敏感。


应用:利用光敏性可制作各种光敏元件,如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等,广泛应用于光通信、光电自动控制、图像识别、太阳能电池等领域。


四、负电阻率温度特性


定义:一般来说,导体的电阻随着温度的升高而增大,呈现正的温度系数;而半导体在一定温度范围内,其电阻随着温度的升高反而下降,呈现负的温度系数。


原理:这是由于半导体的导电机制与导体不同。半导体中载流子的产生和运动与温度密切相关,温度升高导致载流子浓度增加的速度超过了载流子迁移率下降的速度,从而使得半导体的电阻减小。


应用:这种特性在半导体的温度传感器、热敏电阻等器件中具有重要应用,可利用其负电阻率温度特性来实现对温度的精确测量和控制。


五、整流特性


定义:半导体具有单向导电的特性,即对电流的导通具有方向性。


原理:在半导体中形成的 pn 结是实现整流特性的关键结构。当在 pn 结两端加正向电压时,p 区的空穴和 n 区的电子会向对方区域扩散,形成较大的正向电流,pn 结处于导通状态;而当加反向电压时,p 区的电子和 n 区的空穴会被拉回各自的区域,pn 结中只有极小的反向饱和电流,几乎不导通。


应用:基于整流特性可制作整流二极管、整流桥等整流器件,用于将交流电转换为直流电,在电源适配器、充电器、电子设备的电源电路等方面广泛应用。

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