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半导体

指导电能力介于金属和绝缘体之间的固体材料,一般规定电阻率在10-3欧姆厘米和109欧姆厘米之间。按内部电子结构区分,半导体与绝缘体相似,它们所包含的价电子数恰好能填满价带,并由禁带和上面的导带隔开(见固体的能带);半导体和绝缘体的区别是禁带较窄,在2~3电子伏以下。典型的半导体是以共价键结合为主的,以共价键结合的元素晶体硅和锗,Ⅲ族和Ⅴ族元素组成的Ⅲ-Ⅴ化合物,Ⅱ族和Ⅵ族元素组成的Ⅱ-Ⅵ化合物,构成了目前大部分主要的半导体材料。

半导体靠导带中的电子或价带中的空穴导电。靠导带电子导电的半导体称为N型半导体;靠价带空穴导电的半导体称为 P型半导体。半导体的导电性一般通过掺入杂质原子取代原来的原子来控制。掺入的杂质原子如果比原来的原子多一个价电子,如在硅或锗中掺入Ⅴ族元素,则产生电子导电;这类杂质称为施主。掺入的杂质原子如果比原来的原子少一个价电子,如在硅或锗中掺入Ⅲ族元素,则产生空穴导电;这类杂质称为受主。工业生产和科学研究中用的半导体材料,大部分是结构完整的单晶体;但是,也有少部分研究和应用采用多晶材料,如多晶薄膜等。近年来,非晶态半导体也有了较大的发展。

半导体的应用十分广泛,形成了门类众多的半导体技术。半导体的应用主要是制成具有特殊功能的元器件,如晶体管、集成电路、整流器和可控整流器、半导体激光器、发光二极管以及各种光电探测器件、各种微波器件、日光电池等。