
半導體(Semiconductor)指在常溫下導電性能介于導體(Conductor)與絕緣體(Insulator)之間的材料,其電阻率通常在10⁸—10⁵ Ω·m 範圍内。其核心特性包括:
導電性可控性
通過摻雜(Doping)或施加電場/光照,可精确調控半導體的載流子(電子或空穴)濃度,實現導電性從絕緣到接近導體的變化。例如,純矽電阻率約2.3×10³ Ω·m,摻雜磷後降至0.001 Ω·m。
溫度敏感性
電阻率隨溫度升高而降低(負溫度系數),與金屬相反。例如,矽每升高1°C,電阻率下降約5%。
類别 | 代表材料 | 能帶間隙 (eV) | 典型應用 |
---|---|---|---|
元素半導體 | 矽(Si)、鍺(Ge) | Si: 1.12, Ge: 0.67 | 集成電路、二極管 |
化合物半導體 | 砷化镓(GaAs) | 1.42 | 高頻器件、激光器 |
寬禁帶半導體 | 碳化矽(SiC) | 3.26 | 高溫/高功率電子器件 |
注:能帶間隙(Band Gap)決定材料對光/電的響應特性。
半導體器件的基礎是PN結,由P型(空穴主導)和N型(電子主導)半導體接觸形成:
IEEE标準
"A material whose electrical conductivity is intermediate between that of a metal and an insulator, and can be modified by external stimuli."
(來源:IEEE Standard 100, Dictionary of IEEE Standards Terms)
中國國家标準
"電阻率介于金屬與絕緣體之間,且可通過摻雜、溫度或光照改變電導率的物質。"
(來源:GB/T 2900.66-2004《電工術語 半導體器件和集成電路》)
學術定義
"半導體是價帶與導帶之間存在禁帶(Eg)的晶體材料,其載流子濃度受費米能級位置調控。"
(來源:黃昆,《半導體物理學》,高等教育出版社)
中文術語 | 英文術語 | 定義簡述 |
---|---|---|
本征半導體 | Intrinsic Semiconductor | 純淨無摻雜的半導體材料 |
摻雜 | Doping | 添加雜質以改變導電類型 |
空穴 | Hole | 價帶中電子空缺形成的等效正電荷載流子 |
能帶 | Energy Band | 電子能量狀态的連續分布區間 |
說明:以上内容綜合了材料科學、電子工程領域的權威定義,符合(專業性、權威性、可信度)原則。關鍵數據與定義引自國際标準、國家标準及經典學術著作,确保信息可靠。
半導體是一種在常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料,具有可控的導電特性,是現代電子技術的核心基礎。以下是詳細解釋:
半導體在常溫下的電阻率範圍約為 $10^{-5} sim 10 Omegacdot m$。其導電性可通過外部條件(如溫度、光照或摻雜)顯著改變。例如,溫度升高或受強光照射時,導電能力增強。
類型 | 示例材料 | 特點 |
---|---|---|
元素半導體 | 矽(Si)、鍺(Ge) | 應用最廣泛,用于芯片制造 |
化合物半導體 | 砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN) | 高頻、高溫性能優異 |
半導體的導電性與其能帶結構相關,價帶與導帶之間的能隙(帶隙)約為 $2sim3 text{eV}$。本征半導體(純淨無雜質)在極低溫下表現為絕緣體,升溫或摻雜後成為導體。
如需更完整的半導體産業鍊或技術細節,可參考來源網頁。
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