半導體是一種特殊的材料，其電學性質介于導體和絕緣體之間。
一、物理特性
導電性特點
導體(如銅、鋁等金屬)具有良好的導電性，是因為它們內部有大量的自由電子，這些自由電子可以在電場作用下自由移動，從而形成電流。絕緣體(如橡膠、陶瓷等)內部幾乎沒有自由移動的電荷，所以很難導電。
半導體在純凈的狀態下，導電性能較差。這是因為半導體材料(如硅、鍺等)內部的價電子(最外層電子)被原子核束縛得比較緊，不能像導體中的自由電子那樣自由移動。不過，在一定條件下，半導體的導電能力會發生顯著變化。
對溫度、光照等因素的敏感性
溫度對半導體的導電性能影響很大。當溫度升高時，半導體材料內部的價電子獲得足夠的能量，能夠擺脫原子核的束縛，變成自由電子，同時產生空穴(空穴可以看作是帶正電的粒子)。這些自由電子和空穴的數量增加，使得半導體的導電能力增強。例如，純凈的硅在室溫下導電性較差，但當溫度升高到一定程度后，它的導電性能會明顯提升。
光照也會影響半導體的導電性。某些半導體材料在光照時，光子的能量可以使價電子躍遷到導帶(電子能夠自由移動的能帶)，從而產生更多的自由電子和空穴，增加導電性。這種特性使得半導體可以用于制造光敏元件，如光敏電阻。光敏電阻在光照強度增加時，電阻值會減小，從而改變電路中的電流。
摻雜特性
半導體可以通過摻雜來改變其導電性能。摻雜是指在純凈的半導體材料中摻入少量的雜質原子。例如，在硅中摻入五價元素(如磷)，磷原子會取代硅原子的位置，由于磷原子比硅原子多一個價電子，這個多余的電子很容易成為自由電子，從而使半導體的導電性增強，這種摻雜后的半導體稱為N型半導體。
相反，如果在硅中摻入三價元素(如硼)，硼原子會取代硅原子的位置，由于硼原子比硅原子少一個價電子，會形成一個空穴，當周圍的價電子填補這個空穴時，又會產生新的空穴，這些空穴可以移動，使半導體的導電性增強，這種摻雜后的半導體稱為P型半導體。通過這種摻雜方式，可以制造出具有不同電學特性的半導體器件，如二極管、三極管等。
二、應用領域
電子器件制造
半導體是制造集成電路(IC)的關鍵材料。集成電路是現代電子設備的核心部件，它將大量的晶體管、電阻、電容等電子元件集成在一塊小小的半導體芯片上。例如，計算機的CPU(中央處理器)就是一種高度復雜的集成電路，它包含了數十億個晶體管，這些晶體管都是基于半導體材料制造的。晶體管是一種半導體器件，它具有放大、開關等功能，是電子電路中不的可的或的缺的元件。
二極管也是一種常見的半導體器件。它具有單向導電性，即電流只能從一個方向通過，這種特性在整流電路(將交流電轉換為直流電)中非常重要。在電源適配器中，二極管就起到整流的作用，將交流市電轉換為直流電，為電子設備供電。
通信領域
在通信設備中，半導體激光器和半導體光探測器是重要的光通信器件。半導體激光器可以將電信號轉換為光信號，用于光纖通信。光纖通信具有容量大、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優點，是現代通信網絡的骨干。半導體光探測器則可以將光信號轉換為電信號，實現光信號的接收。
新能源領域
半導體材料是太陽能電池的主要組成部分。太陽能電池利用半導體的光電效應，將太陽光能轉化為電能。當太陽光照射到太陽能電池的半導體材料(通常是硅基材料)上時，光子的能量使半導體中的電子 - 空穴對產生分離，形成電流。太陽能電池廣泛應用于分布式光伏發電系統，為家庭、商業建筑等提供清潔能源。
更新時間：2025-05-08 
瀏覽次數：137
掃一掃
您的位置：
在線咨詢
返回頂部