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半导体的独特特性能优化方法

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:利用半导体的这种热敏性,人们可以把它制成自动控制用的热敏元件,如市场上销售的双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。其中以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛,这是因为在元件允许工作条件范围内,半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点,而且制造工艺简单、价格低廉。可见,半导体的独特性能除了热敏性、光敏性,还有掺杂性。

半导体的独特特性能优化方法

半导体的导电性能虽然介于导体和绝缘体之间,但是却能够引起人们的很大兴趣,其原因在于半导体自身存在的一些独特性能。同一块半导体,其导电能力在不同情况下会有非常大的差别,一会儿像地地道道的导体,一会儿又像典型的绝缘体,人们正是利用半导体的这种独特性能,制成各种类型的电子器件。

有些半导体对温度的反应特别灵敏:当周围环境温度增高时,其导电能力显著增加;温度下降时,其导电能力随之明显下降。利用半导体的这种热敏性,人们可以把它制成自动控制用的热敏元件,如市场上销售的双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。其中以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛,这是因为在元件允许工作条件范围内,半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点,而且制造工艺简单、价格低廉。

还有些半导体对光照敏感:有光线照射在这些半导体上时,它们表现出像导体一样很强的导电能力;当无光照时,它们变得又像绝缘体那样不导电。利用半导体的这种光敏性,人们又研制出各种自动控制用的光电元器件,如基于半导体光电效应的光电转换传感器,广泛应用于精密测量、光通信、计算技术、摄像、夜视、遥感、制导、机器人、质量检查、安全报警以及其他测量和控制装置中的半导体光敏元件等。

四价元素硅、锗、硒等半导体材料,经过特殊工艺提纯后,成为本征半导体。本征半导体在常温下的导电能力很差。但是,当在本征半导体中掺入百万分之一的三价元素硼或五价元素磷后,本征半导体的电阻率可由大约2×103Ωm减小到4×10-3Ωm左右,即导电能力增至未掺杂之前的几十万乃至几百万倍,掺杂的本征半导体称为杂质半导体。(www.xing528.com)

掺入微量的五价元素磷 (或砷、锑)后形成的杂质半导体称为N 型半导体,N型半导体中存在自由电子和空穴两种载流子,其中自由电子载流子是导电的主流,极少的空穴载流子同时参与导电,N型半导体中失电子的定域离子带正电。掺入微量的三价元素硼(或锢、镓)后形成的杂质半导体称为P 型半导体,P型半导体中也存在自由电子和空穴两种载流子,其中空穴载流子是导电的主流,极少的自由电子载流子同时参与导电,P型半导体中得电子的定域离子带负电。

可见,半导体的独特性能除了热敏性、光敏性,还有掺杂性。其中掺杂性正是半导体的最显著、最突出的性质。人们利用掺杂工艺,研制出了不同性质、不同用途的半导体器件,使本来不受注意的半导体一跃成为当今电子技术的主要器材。

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