物质的导电性半导体的导电特性
半导体的特性
半导体的特性
半导体主要有以下特性。
1、半导体：导电能力随着掺入杂质、输入电压（电流）、温度和光照条件的不同而发生很大变化,人们把这一类物质称为半导体。
2、载流子：半导体中存在的两种携带电荷参与导电的“粒子”。
自由电子：带负电荷。
空穴:带正电荷。
特性:在外电场的作用下,两种载流子都可以做定向移动,形成电流。
3、电子技术的核心是半导体半导体之所以得到广泛的应用，是因为人们发现半导体有一下的三个特性。
(1)掺杂性:在纯净的半导体中掺入及其微量的杂质元素,则它的导电能力将大大增强。
(2)热敏性:温度升高,将使半导体的导电能力打发增强。
（3)光敏性：对半导体施加光线照射时，光照越强，导电能力越强。
3.P型半导体和N型半导体(重点)N型半导体:主要靠电子导电的半导体。
即:电子是多数载流子,空穴是少数载流子。
P型半导体:主要靠空穴导电的半导体。
即:空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
PN结:经过特殊的工艺加工,将P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起,则在两种半导体的交界面就会出现一
个特殊的接触面，称为PN 结。
半导体的特性
一、本征半导体的导电特性1.导体、绝缘体和半导体自然界中的物质从其电结构和导电性能上区分，可分为导体、绝缘体和半导体。
如金、银、铜、铝、铁等金属材料很容易导电，我们称它们为导休。
导体的电阻率小于10-6cm。
如陶瓷、云母、塑料、橡胶等物质很难导电，我们称它们为绝缘体。
绝缘体的电阻率大于108cm。
有一类物质，如硅、锗、硒、硼及其一部分化合物等，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，故称之为半导体。
半导体的电阻率在10-6～108之间。
众所周知，导体具有良好的导电性，绝缘体具有良好的绝缘性，它们都是很好的电工材料。
我们用导体制成电线，用绝缘体来防止电的浪费和保障安全。
而半导体却在很长时间被人们所不齿，因为它的导电性能不好，绝缘性能又差。
然而它的不公正待遇随着人们对它所产生的愈来愈浓厚的兴趣消失了，它终于登上了大雅之堂！这是为什么呢？这是因为它具有一些可以被人们所利用的奇妙特性。
半导体在不同情况下，导电能力会有很大差别，有时犹如导体。
在什么情况下呢？①掺杂：在纯净的半导体中适当地掺入极微量（百万分之一）的杂质，就可以引起其导电能力成百万倍的增加。
②温度：当温度稍有变化，半导体的导电能力就会有显著变化。
如温度稍有增高，半导体的电阻率就会显著减小。
同理光照也会影响半导体的导电能力。
2.本征半导体的原子结构本征半导体——非常纯净且原子排列整齐的半导体。
（纯度约为99.999999999%。
即杂质含量为10的9次方分之一。
）硅原子一14个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在三层电子轨道上。
锗原子一32个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在四层电子轨道上。
由于原子核带正电与电子电量相等，正常情况下原子呈中性。
由于内层电子受核的束缚较大，很少有离开运动轨道的可能。
所以它们和原子核一起组成惯性核。
外层电子受原子核的束缚较小。
叫做价电子。
硅、锗都有四个价电子，故都是四价元素，其简化图见电子课件。
导体、半导体和绝缘体
导体、半导体和绝缘体概述在物理学中，根据不同的导电性质，物质可以被分为三类：导体、半导体和绝缘体。
导体的电导率较高，可以轻易地传导电流，如铜、铝等金属；半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，可以通过添加杂质等方法改变其导电性能，如硅、锗等；而绝缘体的电导率非常低，电流不能在其内部传播，如玻璃、陶瓷等。
导体物理特性导体是一种材料，能够轻松地传导电子。
这种传导过程涉及到电子的自由移动。
在导体中，电子不受束缚，被电场作用下移动自如。
这样的电子被称为自由电子。
这些自由电子随时可以离开原子，进入导体中的其他位置，并与其他自由电子碰撞，形成导电电流。
根据欧姆定律，电流强度与两端电压成正比。
就是说，电流强度增加，导体中的自由电子数量也会增加。
如果将较大的电压施加在导体上，就会增加存储在导体中的自由电子数量，进而导致电流的增加。
应用导体的导电性质使它成为许多电子应用的理想材料。
这种材料最广泛的应用是在导线和电线的制造中。
导体材料还可以用于制造电路板、集成电路、变压器等。
导体材料的进一步发展和应用为电子技术开创了更加广阔的领域。
半导体物理特性半导体材料的电导率介于导体和绝缘体之间。
在半导体材料中，电子位于能级中，分布在两侧霍尔展区的堆积能带中。
在去霍尔展区，则是禁带区。
通常情况下，半导体材料的禁带宽度远小于绝缘体材料。
半导体的本征杂质往往增加了其中的自由电子或空穴的数量。
通过加热材料，我们可以激发半导体中的电子，使之跳过禁带，并像导体中的电子一样形成电流。
在半导体中添加不同种类、不同浓度的杂质，则可以控制其电导率和其他性质。
应用半导体材料的应用很广泛，例如晶体管、太阳能电池、场效应晶体管等。
半导体在计算机技术中也扮演着重要角色，例如应用于微处理器、光学学技术等。
半导体技术用于制造现代耳机、随身听等设备。
绝缘体物理特性绝缘体的最大特点是其电导率极低，等几乎可认为不导电。
它也被称为非导体，不具有自由电子。
在绝缘体中，电子位于原子和分子中，分布在不同的能级，形成气体状态的电子云。
半导体指的是什么东西
半导体指的是什么东西半导体是一种电子材料，具有介于导体和绝缘体之间的电导率。
它的电导率介于导体和绝缘体之间，当半导体处于不同的电场中或受到光照时，其电导率会发生变化。
半导体在电子学和光电子学领域有着广泛的应用，是现代电子行业中至关重要的材料之一。
半导体的基本特性1.导电性质半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，当外加电压或光照作用于半导体材料时，会产生载流子，从而改变其电导率。
这种特性使得半导体可以被用于制造各种电子器件，如晶体管、二极管等。
2.能带结构半导体的导电性取决于其能带结构，包括价带和导带。
在基本结构中，价带中填充了电子，当电子受到激发或加热时，会跃迁到导带中，从而形成电子与空穴对，使半导体具有导电性。
3.半导体材料常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
其中，硅是最为广泛应用的半导体材料，其稳定性和可控性较高，适用于各种电子器件的制造。
半导体的应用领域1.微电子器件半导体器件的制造和发展推动了微电子技术的进步，例如集成电路、晶体管等，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
2.光电子器件某些半导体材料还具有光电转换特性，可以用于制造激光器、太阳能电池等光电子器件，将光能转化为电能。
3.传感器半导体传感器利用半导体材料的导电性变化来感知温度、压力、光照等物理量，广泛应用于工业控制、汽车电子等领域。
未来发展趋势随着技术的不断创新和发展，半导体材料和器件的研究也在不断向着更高性能、更小尺寸的方向发展。
纳米技术、量子技术等将为半导体领域带来全新的突破，推动电子学、光电子学等领域的进步。
总的来说，半导体作为一种介于导体和绝缘体之间的电子材料，在现代电子领域中发挥着不可替代的作用。
通过不断的研究和应用，将为人类带来更多更好的科技产品和服务。
半导体的基本知识
半导体的基本知识1. 导体、绝缘体和半导体物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。
物质的导电特性取决于原子结构。
（1）导体导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。
因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。
（2）绝缘体高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子, 所以其导电性极差,可作为绝缘材Word文档 1料。
（3）半导体半导体的最外层电子数一般为4个，既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性介于二者之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
2. 半导体的独特性能金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9~102s/cm量级。
半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。
3.本征半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。
常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。
如图1.1.1所示为便于讨论, 采用图 1.1.2 所示的简化原子结构模型。
把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的轨道Word文档 2上。
即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到相邻原子核的吸引。
半导体的基础知识
半导体的基础知识半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，是由半导体材料制造而成的。
为了能够更好的了解半导体器件的性能，有必要先了解一些半导体材料的基本性质。
1.物质的分类自然界有很多不同种类的物质。
这些物质按照导电性强弱来分类，大致可以分为三类：导体、半导体和绝缘体。
导体是很容易导电的物质，例如铜和铝等等；绝缘体是几乎不能导电的物质，比如塑料、橡胶、玻璃等；而半导体的导电能力是介于导体和绝缘体之间的这样一类物质。
常用的半导体材料有硅、锗等。
其中，硅是目前最常用的一种半导体材料。
2.半导体导电的特性半导体除了在导电能力方面与导体和绝缘体不同以外，它还具有不同于其他物质的特点。
例如：当半导体受到外界光和热的刺激时，其导电能力将发生显著的变化；在纯净的半导体中加入某种特定的微量杂质，其导电能力也会有显著的增加。
这些特点说明，半导体导电的机制一定和导体、绝缘体不同。
为了更好的理解这些特点，就必须了解半导体的结构。
3.半导体的内部结构在电子器件中，用得最多的半导体材料就是硅和锗，它们都是四价元素；半导体内部的原子具有严格的晶体结构，原子之间形成有序的排列，每个硅原子周围和四个相邻的硅原子以共价键相连接，形成共价键的这一对电子就称为“价电子”。
通常情况下，共价键对价电子的束缚能力很强，绝大多数价电子被束缚在共价键中而不能自由移动，所以半导体的导电性能较差。
在绝对零度下，纯净的半导体内部所有的价电子都被共价键所束缚，在半导体内部没有可以自由导电的带电粒子，所以此时半导体是没有导电能力的；在本征激发时，半导体才会具有导电能力。
下面，我们来学习什么是本征激发。
4.本征激发首先来学习几个概念。
（1）本征半导体：我们把结构完整、完全纯净的半导体晶体称为本征半导体。
（2）激发：半导体晶体内部共价键中的价电子由于获得足够的能量而挣脱掉共价键的束缚成为自由电子的过程称为“激发”。
（3）载流子：可以自由移动的带电粒子称为“载流子”。
导体、半导体和绝缘体
导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体是物理学中非常重要的概念，它们是材料的电学特性的基本分类。
本文将分别介绍导体、半导体和绝缘体的概念、性质、应用和发展历程。
一、导体导体是指具有较高导电性的物质。
导体中，电子自由度较高，电子可以自由移动，用来传导电流。
常见的导体有金属、纯水和硫酸等。
导体的电阻率很低，通常用导电率来度量，即导体在电场作用下的单位面积中传导的电流的强度。
导体的制备通常是利用具有良好导电性的材料，如铜、银、金等制作成线、管、板等形状。
导体的应用极为广泛，如电线、电路、电子设备、汽车零部件等，都离不开导体。
导体在电力传输中也起到着重要的作用，导电材料的纯度和导体的制备工艺对电力传输效率和质量有着决定性的影响。
二、半导体半导体是介于导体和绝缘体之间的一种材料。
半导体中电子自由度介于导体和绝缘体之间，它们的电阻率比导体高，但比绝缘体低。
通常情况下，半导体处于物质的四种电性状态中的中间状态。
常见的半导体材料有硅、锗等。
半导体的特殊性质使其在信息技术、电子设备和光电子技术等领域中具有广泛的应用。
半导体可以用来制作晶体管、二极管、太阳能电池、光电二极管、集成电路等，这些都是现代电子技术中必不可少的组成部分。
三、绝缘体绝缘体是指电阻率极高的材料。
绝缘体内部的电子自由度很小，浑然无法被激发，电子在其中几乎不能自由移动，同时材料本身具有极高的电学阻抗。
常见的材料有玻璃、瓷器、纸张等。
绝缘体的应用领域主要包括电力绝缘材料、隔热、隔音、绝缘板材、电气设备外壳等。
绝缘体在保护电路、防止人体电击等方面也具有重要作用。
总结导体、半导体和绝缘体是电学特性分类的三大基本类别。
导体具有较高的导电性，半导体介于导体和绝缘体之间，绝缘体在电导方面表现非常差。
三种材料各有不同的用途，具有极大的应用价值。
随着科技的不断发展，导体、半导体和绝缘体在各自的领域中也不断的发挥着重要作用。
《不同物质的导电性能》导电性能大比拼
《不同物质的导电性能》导电性能大比拼在我们的日常生活和科学研究中，物质的导电性能是一个非常重要的特性。
从金属导线中电流的快速传导，到半导体在电子设备中的关键作用，了解不同物质的导电性能对于我们理解和应用电学知识至关重要。
首先，让我们来认识一下什么是导电性能。
简单来说，导电性能就是物质传导电流的能力。
电流是由电荷的定向移动形成的，而物质能够让电荷顺利移动的程度，就决定了它的导电性能的强弱。
金属是我们最常见的具有良好导电性能的物质。
以铜为例，它在电线、电路等方面有着广泛的应用。
这是因为金属内部存在大量可以自由移动的电子，这些电子就像在高速公路上自由行驶的车辆，能够迅速响应电场的作用而移动，从而形成电流。
而且，金属的晶体结构也有利于电子的传导。
金、银、铝等金属也都具有出色的导电性能，不过由于成本、性质等因素，它们在不同的领域有着各自的应用。
与金属形成鲜明对比的是绝缘体。
常见的绝缘体有橡胶、塑料、玻璃等。
这些物质中的电子几乎被紧紧束缚在原子或分子周围，难以自由移动。
就好像道路被堵塞，车辆无法通行一样，电流也就无法在其中顺利传导。
绝缘体在保护我们免受电击、隔离电路等方面发挥着重要作用。
比如电线外面的塑料包皮，就是利用了塑料的绝缘性能，防止电流泄漏造成危险。
介于金属和绝缘体之间的是半导体。
半导体的导电性能具有独特的特点，可以通过控制其杂质含量和外部条件来改变。
硅和锗是常见的半导体材料。
在纯净的半导体中，导电性能相对较弱，但通过掺入特定的杂质元素，可以显著提高其导电能力。
这一特性使得半导体在现代电子技术中扮演着举足轻重的角色，如制造晶体管、集成电路等。
除了上述常见的物质类别，还有一些特殊的导电材料值得一提。
例如，电解质溶液在特定条件下也能导电。
当盐类等物质溶解在水中形成溶液时，离子可以在溶液中自由移动，从而传导电流。
这一原理在电化学领域有着广泛的应用，比如电池的工作就依赖于电解质溶液中的离子导电。
另外，超导材料是一种在特定低温条件下电阻几乎为零的神奇物质。
半导体的三个特性
铟)而形成，也称为（空穴半导体）。
多余 电子
+ +++++
++4+ + ++4+ +
+ + +－+－+－+－ － － + + +－+－+－+－ －N载－型流半子导是体什中么的？
杂质型半+导体+ 多+ 子+和+少+子的移+ 动+都+能－+形－成+－电+－流。－但－由于数
量 质的浓关度系相++，等5起。+ 导+ 电++作4+用+的主要+ 是N+多型+子－半+。导－近+体－似+－认为－多－子与杂
6.1 半导体
6.1.1 半导体的三个特性
6.1.2 PN 结
6.1 半导体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是 导体，如铁、铜、铝等。
绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、 塑料和石英。
半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为 半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
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2.掺杂特性 往纯净半导体中掺入某些杂质，会使其导电能力明显改变。
N 型半导在体本：征在半硅导或体锗中晶掺体入中某掺些入微少量量的的杂五质价，元就素会磷使（半或导锑体）
的导电性能而发形生成显。著也变称化为。（其电原子因半是导掺体杂）半。导体的某种 P 型载半流导子体浓：度在大硅大或增锗加晶。体中掺入少量的三价元素，如硼(或
半导体的基本特征
半导体的基本特征半导体是一种具有特殊电性质的材料，其具备一些独特的特征。
本文将介绍半导体的基本特征，包括导电性、能带结构、载流子、禁带宽度以及掺杂等方面。
一、导电性半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。
它的导电性来源于其晶格中的原子或离子。
在晶格中，半导体的原子或离子排列紧密，但并非十分紧密，因此其导电性比金属导体差。
半导体在常温下，其电子处于能带中，无法自由移动。
只有在施加外界电场或加热的情况下，电子才能克服能带间隙的能量差，从而跃迁到导带中，实现电导。
二、能带结构半导体的能带结构是其导电性的重要依据。
能带是指电子能量的分布区域，包括价带和导带。
价带是指电子处于低能态的能带，其电子难以自由移动；而导带是指电子处于高能态的能带，电子能够自由移动。
半导体的能带结构中，导带与价带之间存在一段能量间隙，称为禁带。
禁带宽度决定了半导体的导电特性，禁带宽度较小的半导体更易导电。
三、载流子在半导体中，载流子是指能够携带电荷的粒子，包括自由电子和空穴。
自由电子是指从价带跃迁到导带中的电子，它们带有负电荷，能够自由移动。
而空穴是指在价带中留下的缺电子的位置，它们带有正电荷，也能够自由移动。
半导体的导电性与载流子的数量和移动性息息相关。
四、禁带宽度禁带宽度是半导体的一个重要参数，它决定了半导体的导电性能。
禁带宽度越小，半导体的导电性越好。
当外界电场或加热作用下，电子能够克服禁带宽度的能量差，跃迁到导带中，形成自由电子。
因此，禁带宽度的大小直接影响了半导体的导电特性。
五、掺杂掺杂是指在半导体中加入少量的杂质元素，以改变其导电性能。
掺杂分为N型和P型两种。
N型半导体是指通过掺杂杂质元素，使半导体中的电子数目增加，导电性变强。
而P型半导体是指通过掺杂杂质元素，使半导体中的空穴数目增加，导电性变强。
通过N型和P型半导体的结合，可以形成PN结，进一步扩展了半导体材料的应用。
半导体的基本特征包括导电性、能带结构、载流子、禁带宽度以及掺杂等方面。
半导体材料特性
半导体材料特性
半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学、光学和热
学性质，因此在电子器件、光电器件、光学器件等领域具有广泛的应用。
本文将对半导体材料的特性进行介绍，以便更好地了解和应用这一类材料。
首先，半导体材料的电学特性是其最为重要的特点之一。
半导体材料具有一定
的导电性，但是其导电性能受温度、杂质等因素的影响较大。
当半导体材料处于室温下时，其导电性较差，但是当半导体材料受到光照、电场等外界条件的影响时，其导电性会发生变化，这一特性被广泛应用于光电器件、太阳能电池等领域。
其次，半导体材料的光学特性也是其独特之处。
半导体材料在光照下会产生光
致发光、光致发射等现象，这一特性被广泛应用于LED、激光器等光电器件中。
此外，半导体材料还具有光电效应，即在光照下产生电荷分离和电流产生，这一特性被应用于光电探测器、光电传感器等领域。
另外，半导体材料的热学特性也是需要重点关注的。
半导体材料的热导率较低，热扩散性能较好，这使得半导体器件在工作过程中能够有效地散热，保证器件的稳定性和可靠性。
此外，半导体材料的热电效应也被广泛应用，即在温度差异作用下产生电压和电流，这一特性被应用于温差发电、温度传感器等领域。
综上所述，半导体材料具有独特的电学、光学和热学特性，这些特性使得半导
体材料在电子器件、光电器件、光学器件等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，相信半导体材料的特性将会得到更加深入的研究和应用，为人类社会带来更多的便利和进步。
半导体材料有哪些基本特性
半导体材料基本特性在当今科技领域，半导体材料是一类关键的材料，在电子、光电子和通讯领域具有广泛应用。
半导体材料与金属和绝缘体都有着截然不同的特性。
下面将介绍半导体材料的一些基本特性。
导电性半导体材料的导电性介于金属和绝缘体之间。
在室温下，半导体的电导率比绝缘体高，但远远低于金属。
这是因为半导体材料具有能带结构，在绝缘体中，能带带隙很大，电子难以从价带跃迁到导带，因此导电性很差；而在金属中，能带带隙几乎为零，使得电子自由跃迁，导电性很好。
而在半导体中，能带带隙介于绝缘体和金属之间，当半导体受到外部激发（如光或热）时，电子可以跃迁到导带，形成电流，导致导电性增加。
光吸收和发射半导体材料还具有光吸收和发射的特性。
当光线照射在半导体表面时，光子能量被半导体吸收，激发半导体内的电子跃升至激发态，形成激子。
当激子重新组合时，释放出能量，发出辐射光。
这种光发射现象被广泛应用于半导体激光器、LED 等领域。
能带结构半导体的能带结构是其特有的性质之一。
能带结构包括导带和价带，两者之间的能隙是半导体的重要指标。
当传输能量较小的电子从价带跃迁到导带时，半导体呈现导电性，而当没有足够能量的光子作用时，电子则不能跃迁到导带，半导体呈现绝缘性。
温度特性半导体材料的电学性质与温度密切相关。
一般来说，在半导体中，随着温度升高，电阻率会降低，导电性将增强；而在一些特殊情况下，随温度升高，半导体的导电性也可能会降低。
这种温度特性是半导体器件稳定工作的重要因素之一。
杂质控制半导体材料的纯度对其性能有着重要影响。
在制备半导体材料时，必须严格控制杂质的含量，尤其是掺杂控制。
通过掺入不同种类的杂质元素，可以调节半导体的电学性质，如增加或减小导电性等。
因此，对杂质的控制是确保半导体器件稳定性和可靠性的关键要素。
综上所述，半导体材料具有独特的导电性、光吸收和发射特性、能带结构、温度特性和杂质控制等基本特性，这些特性使得半导体材料在现代电子、光电子和通讯领域发挥着重要作用。
半导体和超导体的特点
半导体和超导体的特点一、半导体的特点半导体是指在温度为绝对零度时，其电阻率为零，但在室温下会有一定电阻的物质。
以下是半导体的特点：1.导电性介于金属和非金属之间半导体既不是完全导体也不是完全绝缘体，其电阻率介于金属和非金属之间。
2.受控制的导电性半导体的导电性可以通过控制其材料中杂质或添加外部电场进行调节。
3.能带结构半导体具有能带结构，其中包含价带和导带。
价带中填满了价电子，而导带中则存在自由电子。
4.灵敏度高半导体对温度、光照、压力等外界因素非常敏感，这使得它们广泛应用于传感器等领域。
5.热噪声小由于半导体的热噪声很小，因此它们被广泛应用于低噪声放大器、放大器等领域。
二、超导体的特点超导体是指在低温下（通常为绝对零度以下），其材料内部没有任何电阻，电流可以自由地流动。
以下是超导体的特点：1.零电阻在超导体的低温下，其内部没有任何电阻，因此电流可以自由地流动。
2.磁场排斥超导体对磁场有极强的排斥作用，这被称为迈森效应。
3.临界温度超导体具有临界温度，当温度高于该值时，其超导性将消失。
4.材料限制目前只有少数材料可以具备超导性质，并且这些材料需要在极低的温度下才能发挥出其特性。
5.应用广泛尽管超导体存在诸多限制，但它们仍被广泛应用于MRI、磁悬浮列车等领域。
三、半导体和超导体的比较虽然半导体和超导体都是一种特殊的物质，但它们之间存在很大的差异。
以下是半导体和超导体之间的比较：1.电阻半导体在室温下会有一定电阻，而超导体在低温下没有任何电阻。
2.材料限制目前已经发现了许多半导体材料，而超导体只有少数材料可以具备超导性质。
3.温度限制半导体的特性可以在室温下发挥，而超导体需要在极低的温度下才能发挥其特性。
4.应用领域半导体广泛应用于计算机芯片、光电器件等领域，而超导体则被应用于MRI、磁悬浮列车等领域。
5.控制方式半导体的电阻可以通过控制其材料中杂质或添加外部电场进行调节，而超导体的电阻则无法通过这种方式进行调节。
半导体物质与PN结的特性
半导体物质与PN结的特性半导体物质在现代电子技术中起着重要的作用。
其中一种常见的半导体结构是PN结，它由N型（带有过量电子）和P型（带有过量空穴）半导体材料组成。
本文将探讨半导体物质与PN结的特性，包括PN结的结构、导电特性和应用。
一、半导体物质的基本特性半导体物质是介于导体和绝缘体之间的材料，它的导电性能受温度、杂质和电场的影响。
晶体结构是半导体物质具有特殊性能的重要原因。
晶体中的原子排列有序，形成能带结构，包括价带和导带。
在常温下，带有价电子的价带处于填满状态，而导带是空的。
半导体物质通过激发或适当的能量输入，可以使价带中的电子跃迁到导带，形成电子-空穴对。
二、PN结的结构PN结是由N型半导体和P型半导体材料连接而成的。
N型半导体具有过量的自由电子，而P型半导体则具有过量的空穴。
当N型和P型半导体相接触时，由于自由电子和空穴的扩散效应，会形成一个空间电荷区域，称为耗尽层。
耗尽层中，正负离子之间的电场形成一个电势差，称为内建电势。
PN结的结构使得电子从N区向P区移动，形成电流。
三、PN结的导电特性PN结具有独特的导电特性，其中包括正向偏置和反向偏置。
1. 正向偏置正向偏置是指在PN结上加正电压，使得电流方向与结的方向相同。
在正向偏置下，导电主要依靠自由电子从N区向P区的移动以及空穴从P区向N区的移动。
这种导电方式称为扩散导电。
2. 反向偏置反向偏置是指在PN结上加负电压，使得电流方向与结的方向相反。
在反向偏置下，由于内建电势的作用，耗尽层更加宽阔，从而阻止了电子和空穴的自由移动。
这种状态下，PN结的导电特性非常弱，几乎没有电流通过，称为截止状态。
四、PN结的应用PN结在电子技术中有广泛的应用，包括二极管、晶体管和光电器件等。
1. 二极管二极管是由一个PN结构组成，具有正向导电和反向隔绝的特性。
它可以将交流电信号转换为直流电信号，广泛应用于电源供电、信号检测和电路保护等方面。
2. 晶体管晶体管是由多个PN结构组成的半导体器件，具有放大和开关功能。
固体电子学知识点
固体电子学知识点固体电子学是研究物质的导电和电子行为的学科，它在现代电子技术和材料科学中占据着重要地位。
本文将介绍一些固体电子学的基础知识点，包括半导体、导电性、电子能带理论、晶体结构以及固体中的电子传导等内容。
一、半导体（Semiconductor）半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
在室温下，半导体的导电能力较差，但当温度升高时，电子可通过热激发进入导带，从而导电。
半导体的导电性质可以通过掺杂以及外加电场等手段进行调控。
二、导电性（Conductivity）导电性是指物质在外加电场下能否形成电流的能力。
固体的导电性与其中的自由电子有关，自由电子是指能够在晶体中自由移动的电子。
在金属中，自由电子可以自由移动，因此金属是良好的导体。
而在绝缘体中，没有自由电子可供传导电流，因此它是不导电的。
三、电子能带（Electronic Band）电子能带理论是描述固体中电子能级分布的理论。
根据该理论，固体中的电子能级可分为价带和导带。
价带中的电子较稳定，不容易移动，而导带中的电子较为自由，可以参与传导电流。
电子能带理论解释了固体中导电性的起源。
四、晶体结构（Crystal Structure）晶体是由原子或者分子按照一定的周期性排列而成的固体材料。
晶体的结构对于固体电子学的研究非常重要。
一种经典的晶体结构是面心立方结构，其中每个晶胞（晶体的最小重复单元）包含4个原子。
五、电子传导（Electron Conduction）当固体中存在自由电子时，它们可以通过与晶格中的正离子或者其他电子散射而进行传导。
电子在传导过程中会受到散射、碰撞等因素的影响，而这些因素又决定了固体的电导率。
电子传导是固体电子学中的重要概念。
六、pn结（PN Junction）pn结是一种具有半导体性质的器件。
它由一块n型半导体和一块p 型半导体连接而成。
在pn结的界面处，n型半导体中的自由电子会与p型半导体中的空穴结合，形成电子-空穴对。
自然界的物质按其导电性能分类.
BA
+4+4
复空合穴
C
自由
称为空穴都可以移动
称为载流子
本征激发受环境温度影响
（二）杂质半导体
第一节
N型半导体 掺五价元素，如磷 P型半导体 掺三价元素，如硼
自由电子是多子； 空穴是少子。
空穴是多子； 自由电子是少子。
自由 电子 +54 施主 原子 +5
空穴
第一节
R
V
外加电场 I
-+
-+
P
-+
N
自建电场
2.PN结加反向电压
电源的正极接N区，负极接P区。
外加电场与PN结自建电场方向 相同，PN结变宽。使多子的扩 散运动大为减弱，而少子的漂 移运动将占优势。PN结的电流 由少子漂移电流决定，称为PN 结的反向电流。
第一节
R
V
外加电场 I
P - - - +++N - - - +++ - - - +++
第一节
（一）半导体的物理特性 自可导分然界为外 发的导激 控物体质、按①的绝导当其缘电温导体能度电和力升性将高半迅（能导速或分体增降类强低。（），或时大减，体弱半上）导。体
半 质电 可 控 性导，例体杂制如：质：导硅电（能在②也力S纯将在i)介,净锗明光于的显线（半导增照G导强射e体),体。下砷和中，化绝掺半镓缘入导（体微体G之量的a杂间导As质电的)。，能物半力
入素浓浓区么阻扩运三作度度（在碍散动价为，高或P型（补形于N漂运区型或偿成原移动和区五杂一掺N）价质个入自电型，），杂P建场区型那元其质 的PN扩运交结散动界. 处动平便态衡形成漂运一移动个
物质的导电性与电阻
物质的导电性与电阻在我们日常生活中，物质的导电性与电阻是一个非常重要的概念。
导电性是指物质对电流的传导能力，而电阻则是阻碍电流流动的物理量。
在这篇文章中，我们将探讨物质的导电性与电阻的原理、分类以及应用。
一、导电性的原理导电性是物质内部电荷的流动能力。
在导电性中，电子起着重要的作用。
在金属中，自由电子可以随着电场的变化而自由移动，因此金属具有良好的导电性。
电子可以在金属晶格内以类似于自由电子气体的方式传播。
而在非金属中，如塑料或橡胶，没有自由电子可以传导电流，因此它们是不良的导体。
二、导体与绝缘体根据物质对电流的传导能力，我们可以将物质分为导体和绝缘体两类。
导体是具有良好导电性的物质，如金属或一些具有大量自由电子的物质。
电流可以通过导体中的自由电子传导。
而绝缘体是导电性非常差的物质，如塑料、玻璃等。
绝缘体中的电荷几乎不能流动，因此电流无法传导。
三、半导体的特性除了导体和绝缘体，还有一类特殊的物质，即半导体。
半导体在导电性方面介于导体和绝缘体之间。
典型的半导体材料是硅和锗。
在纯净的半导体中，电导率非常低，但可以通过掺杂添加适量的杂质来改变材料的导电性。
N型半导体通过添加少量的杂质，为半导体材料注入多余的自由电子，从而提高导电性。
而P型半导体则通过添加少量的杂质，为材料注入少了一对电子的空间，形成空穴。
N型和P 型半导体的结合形成PN结，这种结构使得半导体的导电性得到了进一步的控制，并且成为现代电子学的重要组成部分。
四、电阻的概念与计算电阻是物质对电流流动的阻碍力量，通常用欧姆（Ω）来表示。
电阻的大小与物质本身的特性以及其几何结构有关。
对于导体而言，电阻与导体的截面积成反比，与导体的长度成正比。
电阻的计算可以通过欧姆定律来完成，即电阻等于电压与电流的比值。
五、电阻与电流的关系根据欧姆定律，电阻与电流成正比。
换句话说，当电阻增加时，通过电阻的电流减小；当电阻减小时，通过电阻的电流增加。
这也意味着，电阻越大，通过电阻消耗的能量越多，电流传导的效果越差。
半导体的导电特性
半导体的导电特性半导体是一种介于导体和绝缘体之间的物质。
它的导电特性与其他材料有所不同，因此对于理解和应用半导体的各种电子器件至关重要。
本文将深入探讨半导体的导电特性，包括本征导电、掺杂与载流子浓度、载流子迁移率以及PN结的导电特性等。
1. 本征导电半导体材料的本征导电是指在纯净无杂质状态下，通过自由载流子实现的导电现象。
半导体晶体中的自由电子和空穴是通过热激发或光激发的方式生成的。
具体而言，半导体中的自由电子主要来自于价带的电子跃迁，而空穴则是通过连带效应产生的。
在本征导电状态下，半导体的导电能力较弱。
2. 掺杂与载流子浓度为了提高半导体的导电性能，常常会对其进行掺杂。
掺杂是向半导体中加入少量杂质原子，以改变半导体的导电特性。
根据掺杂杂质的电性，可以将掺杂分为N型和P型两种。
N型半导体中掺入少量五价元素，如磷或砷，这些杂质原子提供了额外的自由电子，因此N型半导体中的导电能力增强。
P型半导体中掺入少量三价元素，如硼或铝，这些杂质原子提供了额外的空穴，因此P型半导体中的导电能力提高。
掺杂后的半导体中，载流子浓度变得非常高，因为掺杂引入了大量的自由电子或空穴。
这种载流子浓度的增加极大地改善了半导体的导电性能。
3. 载流子迁移率除了载流子浓度，载流子的迁移率也是决定半导体导电特性的重要因素之一。
载流子迁移率指的是自由载流子在半导体中运动时的移动速度。
迁移率取决于材料的特性以及杂质的种类和浓度。
在半导体晶体结构中，载流子的运动受到晶格缺陷、杂质和温度等因素的影响。
晶格缺陷会散射载流子，从而降低其迁移率。
而杂质的种类和浓度也会影响载流子的迁移率，高浓度的杂质会增加散射，降低迁移率。
此外，温度的升高也会导致晶格振动增加，进而增加自由载流子的散射，降低迁移率。
4. PN结的导电特性PN结是半导体中最基本的器件之一，其导电特性在电子学和光电子学领域有广泛应用。
PN结由N型半导体和P型半导体通过正向或反向偏置连接而成。
物质的导电性与半导体的特性
物质的导电性与半导体的特性物质的导电性是哪些元素带有；半导体的特性是什么。
导电性是物质的一种重要属性，它决定了物质对电流的传导能力。
在物质中，具有良好导电性的元素通常被称为导体，如金属。
此外，半导体也是一类特殊的物质，它在导电性上处于导体和绝缘体之间，具有独特的特性。
本文将探讨物质的导电性与半导体的特点，以及它们在现代科技中的应用。
一、导体的导电性导体是一类具有良好导电性的物质，其原子或者分子结构具有自由电子。
自由电子是指能够在物质中自由移动的电子，而不与原子核紧密结合。
常见的导体元素包括铜、银和金等。
导体的导电性取决于其电子结构中自由电子的数量。
在导体中，当电压施加于其两端时，自由电子将受到电场力的作用，从而形成电流。
导体具有很高的电导率，即电导性强，可以有效地传导电流。
导体的导电机制是通过自由电子的移动来实现的。
自由电子不受束缚，可以在导体中自由穿行，因此导体呈现出良好的导电性。
导体在现代生活和工业中有广泛的应用，例如电线、电缆、电路板和各种电子设备等。
由于导体的导电性强，因此能够高效地传导电力和信号。
二、半导体的特性与导体相比，半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。
半导体的导电性是可调控的，取决于外界条件，如温度和施加的电场。
典型的半导体材料包括硅和锗等。
半导体的导电机制与导体不同。
在半导体中，自由电子较少，但却存在一种被称为“空穴”的概念。
空穴可以被视为电子缺失导致的正电荷，其在半导体中的移动也可以有效传导电流。
值得注意的是，半导体的导电性可以被外界条件所调控。
当半导体处于正常温度下时，其导电性非常有限，因此表现为绝缘体。
然而，当温度升高或施加电压时，半导体的导电性会随之增强。
这种可控性使得半导体在电子器件中具有重要作用。
三、物质导电性与半导体的应用物质的导电性和半导体的特性在现代科技中扮演着重要角色。
导体被广泛应用于电力传输、电子通信等领域。
通过利用导体的导电性，我们可以将电能从发电厂传输到家庭和工业用电设备，同时也实现了信息的快速传输。
电工电子技术基础知识点详解1-3-半导体的导电特性
半导体的导电特性根据物质的导电能力可分为导体、半导体和绝缘体三大类，顾名思义半导体的导电能力介于导体绝缘体之间。
硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。
半导体的导电特性热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化(可做成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等)。
掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电能力明显改变(可做成各种不同用途的半导体器件，如二极管、三极管和晶闸管等)。
1．本征半导体本征半导体：完全纯净的、不含其它杂质的半导体通称本征半导体。
用得最多的是硅和锗，图1所示是硅和锗的原子结构图，它们都是四价元素，在原子的最外层轨道上都有四个价电子。
(a) 锗Ge (b) 硅Si图1 硅和锗的原子结构在本征半导体中，每个原子的一个价电子与另一原子的一个价电子组成一个电子对，并且对两个原子所共有，因此称为共价键。
由共价键结构形成的半导体其原子排列都比较整齐，形成晶体结构，因此半导体又称为晶体，如图2所示。
图2 晶体中原子的排列方式本征半导体的导电机理在本正半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合，每一个原子的一个价电子与另一个原子的一个价电子组成一个电子对。
这对价电子是每两个相邻原子共有的，它们把相邻原子结合在一起，构成所谓的共价键结构，如图3所示。
图3 硅单晶中的共价键结构在共价键结构的晶体中，每个原子的最外层都有八个价电子，因此都处于比较稳定的状态。
只有当共价键中的电子获得一定能量（环境温度升高或受到光照射）后，价电子方可挣脱原子核的束缚成为自由电子，并且在共价键中留下一个空位，称为空穴。
如图4所示。
图4 空穴和自由电子的形成在一般情况下，本征半导体中自由电子和空穴的数量都比较少，其导电能力很低。
由于本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，因此在一定温度下，它们的产生和复合将达到动态平衡，使自由电子和空穴维持在一定数目上。
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neSv t
t neSv t q I =∆∆=∆∆=
物质的导电性和半导体的导电性
知识要点
一、物质的导电性
1、金属中的电流
金属导体内的电流强度与自由电子的平均定向运动速率有关。
则 由上式可估算出电子的定向运动速率是很小的，一般为s m /105
-数量级，与电子热
运动的平均速率（约s m /10
5
数量级）和“电的传播速率”（即电场的传播速率，为
s m /1038⨯）不能混为一谈。
2。
液体中的电流
（1）液体导电包括液态金属导电与电解质导电两种。
电解质导电与金属导电的机理不同，固态金属导电跟液态金属（如汞）导电的载流子是自由电子，在导电过程中，金属本身不发生化学变化，而电解质导电的载流子是正负离子，在导电过程中，伴随着电解现象，在正负极板处同时发生化学反应（即电解）。
（2）法拉第总结出了两条电解定律。
第一定律：：电解时析出物质的质量m 跟通过电解液的电量Q 成正比，用公式表示为：
kIt kQ m ==式中比例恒量k 叫做电化当量，其物理意义是：通过1C 电量时，所析出
这种物质的质量。
第二定律：各种物的电化当量k 与它的化学当量成正比，即Fn M k /=,在化学中，
我们常将
n
M /称为“化学当量”,F 叫法拉第常量。
实验指出，
96=F mol C mol C /1064.9/4844⨯≈，将上式代入电解第一定律可得()Fn MQ m /=
这就是法拉第电解定律的统一表达式。
当析出物质的质量m 等于该物质的化学当量，则F 与Q 在数值上相等。
3、气体中的电流
①通常情况下，气体不导电。
只有在电离剂存在或极强大的电场情况下，气体才会被电离而导电。
气体导电既有离子导电，又有电子导电。
气体导电不遵从欧姆定律。
②由于引起气体电离的原因不同，可分为被激放电和自激放电。
在电离剂（用紫外线、X 射线或放射性元素发出的放射线照射或者用燃烧的火焰照射气体）的作用下，发生的气体放电现象叫做被激放电。
没有电离剂作用而在高电压作用下发生的气体放电现象叫做自激放电。
放电可以变成弧光放电。
若电源的功率很大时，火花放电可以变成弧光放电。
二、半导体的导电性 （1）半导体的导电性
导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质被称为半导体，如硅、锗、氧化亚铜等。
以硅为例，硅是四价元素，硅原子最外层四个价电子，在形成单晶硅时，每个原子都以四个价电子与相邻的四个原子联系。
相邻的两个原子就有一对共有电子，形成共价键。
如图所示。
共价键中电子是被束缚的。
但是由于热运动，极少数电子可能获得足够大能量，挣脱成为自由电子，同时共价键中留下
一个空位叫空穴，原子是中性的，失去电子后可以看作空穴带正电，如图2-7-2所示。
这个空穴很容易被附近共价键中束缚电子填补，形成新的空穴，束缚电子的填补运动
叫空穴运动，在纯净的半导体中，自由电子和空穴是成对出现，叫电子——空穴对。
半导体的导电是既有电子导电，又有空穴导电。
但由于纯净的半导体中，电子——空穴对数目较少，导电性差。
但采取某些措施如加热或光照，可使更多电子挣脱束缚，形成更多电子一空穴对，导电能力大大增强，这种性质称为热敏特性和光敏特性。
同样在纯净半导体中掺入其他元素，也能使半导体的导电性能加强。
（2）N 型半导体、P 型半导体及P-N 结
在纯净的硅中掺入微量的五价元素如磷、砷等，一些硅原子空间位置被五价的原子代替如磷原子。
磷在与周围硅原子形成共价键时多出一个电子，很容易成为一个自由电子，相应原子失去电子成为正离子。
这类半导体由于磷的掺入自由电子数目显著增多，导致电子浓度比空穴浓度要大得多，因而它主要靠电子导电，叫做电子型半导体或N 型半导体。
在纯净的硅中掺入微量三价元素如铟、镓、硼等，同样在晶体中一些硅原子会被它们取代。
由于形成共价键时缺少一个电子，附近共价键中电子很容易来填补，使得它们成为负离子，同时形成一个空穴。
三价元素的掺入使空穴的数目增加，这类半导体中空穴浓度要比自由电子浓度大得多，导电主要是空穴导电，因而被称为空穴型半导体P 型半导体。
当采用特殊工艺使半导体一侧为P 型半导体，另一侧成为N 型半导体，由于N 型半导体中电子浓度大，而P 型半导体中空穴浓度大，结果发生扩散运动，N 区由于跑掉电子留下正离子，P 区跑掉空穴留下负离子，在它们的交界处附近形成一个电场，如图2-7-3所示，显然这个电场区是阻止它们扩散的，当该阻挡层达稳定时，扩散运动达到动态平衡，这个电场区阻挡层叫PN 结。
在PN 结的N 区和P 区各引一电极就构成一晶体二极管。
晶体二极管对应正、负极及符号如图2-7-4所示。
晶体二极管加正向电压时（P 接电源“+”极，N 接电源“-”极），外电场与阻挡电场叠加，使PN 结阻挡层变薄，这时P 区空穴、N 区电子又可顺利通过PN 结，且外加电压大，这种作用对电子、空穴运动更有利。
而电压反向时，会使阻挡层加厚，只有P 区自由电子和N 区空穴能通过PN 结形成反向电流，但是它们的浓度太小，粗略地认为几乎没有反向电流。
因而二极管表现为单向导电特性，其伏安特性曲线如图3-2-5所示。
（3）晶体三极管
晶体三极管由两个PN 结、三个电极线和管壳构成，分PNP 型和NPN 型两类，如图2-7-6所示。
它的三个电极e 、b 、c 分别称为发射极、基极、集电极。
三极管特性是放大作用，联接电路如图2-7-7所示。
微小的基极电流变化能引起集电流较大变化。
所以在输入端加一个较弱的信号，在输出端R c 上得到一个放大的强信号。
三极管电流分配关系b c e I I I += b c I I >>
放大倍数β
b c
b c b c e I I
I I I I I ≈∆∆=
+=β
典型例题
例1、把g 92.2的食盐溶解在1L 的水中，测得44%的食盐分子发生电离。
若钠离子的迁移率（单位电场强度所产生的平均速率）为V s m ⋅⨯-/10
5.428
，氯离子的迁移率为
V s m ⋅⨯-/1067.628。
求食盐溶液的电阻率。
例2 、已知电弧放电是气体自发放电的一种形式，它具有下降得伏安特性曲线，换言之，电流I 越大，电弧的两个电极之间的电压Ua,越小：I
b
a U a +
=.如图所示，把“稳定”电阻R 和弧光灯串联接到电动势E=200V 的电源两端，电阻R 的作用使灯发光稳定。
忽略电源的内阻和导线电阻，求能使弧光灯稳定发光且释放的功率不小于电源消耗功率一半的所有电阻R 的值。
b b 集电结
e
图2-7-6
C
图
2-7-7
R 图
图2-7-9
例3、如图所示，一块厚度为d的半导体放在垂直于板Q面的匀强磁场B中，当有稳
恒电流I垂直于磁场方向通过样品板时，在板的前、后侧面之间有一恒定电势差U,且后侧
（1）判断这样品板是P型的还是N型的。
（2）它的载流子密度是多大？
例4、用多用表欧姆档测量晶体二极管的正向电阻时，用R×100档和R×1k档，测
量结果不同，这是为什么？用哪一档测的电阻值大？
巩固练习
1、 当点解水时，在时间t=25min 内通过点解槽的电流I=20A 。
这时得到体积V=1L 的氧
气，它的压强p=2.026×105Pa.这时氧的电化当量k=8.29×10-8kg/mol,普适气体常量R=8.31J/(mol ·K),氧的摩尔质量M=32g/mol.试求析出的氧气温度。
2、 如图所示，二极管D 导通时电阻为零，
试求通过二极管的电流。
3、如图所示电路中，Ec=1.5V ,Rb=150k Ω时，毫安表读数为0.8mA.则该晶体三级管的β值是多少？
k Ω 60V 10k
Ec。