半導(dǎo)體到底靠什么導(dǎo)電？-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯半導(dǎo)體到底靠什么導(dǎo)電？-設(shè)計(jì)應(yīng)用“在半導(dǎo)體中，只有電子能導(dǎo)電”這句話(huà)對(duì)嗎?可能大部分人都會(huì)認(rèn)為這句話(huà)是錯(cuò)的?！皩?dǎo)體和半導(dǎo)體的區(qū)別在于前者只有電子參與導(dǎo)電，而后者既有電子又有空穴參與導(dǎo)電”這句話(huà)對(duì)嗎?可能大部分人都會(huì)認(rèn)為這句話(huà)是對(duì)的。其依據(jù)是：在半導(dǎo)體中同時(shí)存在二種載流子：自由電子與空穴，半導(dǎo)體在外電場(chǎng)的作用下，一方面帶負(fù)電的自由電子定向移動(dòng)形成電子電流，另一方面帶正電的空穴也會(huì)定向移動(dòng)形成空穴電流。半導(dǎo)體中流過(guò)的總電流是這兩個(gè)電流之和。事實(shí)果真如此嗎?先來(lái)看看什么是空穴?空穴就是半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中應(yīng)該有價(jià)電子而實(shí)際上沒(méi)有價(jià)電子的地方?？昭ㄒ话阍谌缦露N情況下形成：一是本征激發(fā)(由于半導(dǎo)體本身的溫度不是零度，半導(dǎo)體中的某些價(jià)電子能夠獲得足夠的能量從而擺脫共價(jià)鍵的束縛，從共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中跑出來(lái)變成自由電子，在半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中便產(chǎn)生了一個(gè)空位，形成空穴);二是P型半導(dǎo)體(本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素時(shí)，由于三價(jià)雜質(zhì)元素只能提供三個(gè)電子，缺少一個(gè)電子，在半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)中便產(chǎn)生了一個(gè)空位，形成空穴)。當(dāng)在半導(dǎo)體材料的兩端外加電場(chǎng)時(shí)，一方面半導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在外電場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng)，從而形成電子電流。另一方面在外電場(chǎng)的作用下半導(dǎo)體中的價(jià)電子也會(huì)從原來(lái)的位置跑出來(lái)成為自由電子，在外電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)后又進(jìn)入到另外的一個(gè)空位再次成為價(jià)電子，形成了一個(gè)不是由原半導(dǎo)體中的自由電子所形成的一個(gè)電子電流。這個(gè)電流我們暫時(shí)稱(chēng)為“價(jià)電流”(價(jià)電流并非是價(jià)電子的移動(dòng)形成，而是價(jià)電子成為自由電子后，定向移動(dòng)一定距離后又變成價(jià)電子的過(guò)程中所形成的電流”?！皟r(jià)電流”實(shí)際上也是電子電流,只不過(guò)不是我們通常認(rèn)為的半導(dǎo)體內(nèi)部已經(jīng)存在的自由電子所形成的罷了。半導(dǎo)體中流過(guò)的總電流實(shí)際上是電子電流與“價(jià)電子”電流共同移動(dòng)所形成的電流，所以我們的結(jié)論是：在半導(dǎo)體內(nèi)部只能是電子能導(dǎo)電。這便是半導(dǎo)體內(nèi)部導(dǎo)電的事實(shí)。那么，為何現(xiàn)行的電子技術(shù)書(shū)籍中都會(huì)出現(xiàn)空穴帶正電，空穴定向移動(dòng)形成空穴電流這一說(shuō)法呢?實(shí)際上是從另一個(gè)角度來(lái)分析問(wèn)題，把“價(jià)電子”在半導(dǎo)體內(nèi)部的定向移動(dòng)看做是空穴在向與“價(jià)電子”移動(dòng)方向的反方向移動(dòng)。為了便于理解，教材中一般都是把半導(dǎo)體中“價(jià)電子”的移動(dòng)看成是空穴在移動(dòng)，價(jià)電子的移動(dòng)方向與空穴的移動(dòng)方向相反，由于價(jià)電子是帶負(fù)電的，我們就認(rèn)為空穴帶正電的。半導(dǎo)體中流過(guò)的總電流就成為了帶負(fù)電的自由電子移動(dòng)所形成的電子電流與帶正電的空穴移動(dòng)所形成的空穴電流之和，這便是教材中所描述的半導(dǎo)體內(nèi)部導(dǎo)電機(jī)制。打個(gè)很形象的比喻：這就好比在戲院看戲，設(shè)戲院共有二十排座位，假設(shè)每排只有一個(gè)座位，從第二排起到第二十排都坐滿(mǎn)了人，只有排無(wú)人坐，戲開(kāi)演后，第二排上的觀(guān)眾看見(jiàn)排位置無(wú)人坐，就從第二排坐到排上去，第二排就出現(xiàn)了空位，第三排上的觀(guān)眾又坐到第二排去，依次類(lèi)推，原來(lái)排是空位子，后來(lái)第二排是空位子，再后來(lái)第三排是空位子，的空位置出現(xiàn)在第二十排，空位置從排到了第二十排，是觀(guān)眾的移動(dòng)造成的，位子本身并不會(huì)移動(dòng)。說(shuō)的再形象點(diǎn)，電子好比是蘿卜，空穴好比是坑，我們常常說(shuō)一個(gè)蘿卜一個(gè)坑，蘿卜可以拔走，但留下的坑確是沒(méi)法動(dòng)的。因次，實(shí)際上空穴本身是不會(huì)移動(dòng)的，更談不上帶電。我們的結(jié)論是：“在半導(dǎo)體中，只有電子能導(dǎo)電”這句話(huà)確確實(shí)實(shí)是正確的(第二個(gè)