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被“卡脖子”的半导体到底是什么?3分钟看懂半导体那些事!

2021-03-04已围观 来源:互联网编辑:热点新闻网

导读:众所周知,半导体应该介于导体与绝缘体之间,那么它的原子结构是什么样的呢?

观察元素周期表可知,在导体和绝缘体分界线附近的元素,就是制作半导体的重要材料。

硅元素当然是最有代表性的元素,它的原子结构图最外层有四个电子,故要达到平衡状态,就要拉拢或者舍弃四个电子,而硅原子在排列时巧妙地共享了上下左右四个电子,手拉着手组成了稳定的8电子结构,即共价键

那么,硅的导电性又从何而来呢

温度大于绝对零度时,处于价带的电子就可能发生跃迁,变成自由电子,同时,原来的位置就会形成一个空穴,即硅晶体内同时存在等量的自由电子和空穴。它们都可以起到导电作用。这就是纯净半导体,也是本征半导体。它结构虽然完美,但想要增加半导体的导电能力,还要参杂其他元素。

当我们把硅原子替换成5价磷原子时,就可以提高自由电子的浓度,得到N型半导体。

同理,用最外层只有三个电子的硼原子替换硅原子,提高空穴的浓度,就可以得到P型半导体。

那么把这两种类型的半导体连接在一起会发生什么呢?

N区的电子迫切的想扩散到P区,P区的空穴拼命想到N区去,这时就会形成一个由N区指向P区的“内电场”,组织扩散进行。在两者达到动态平衡后,就会在交界面形成一个空间电荷区,这就是PN结。

PN结具有单向导电性,常见的二极管就是利用这种特性制成的,而利用太阳光照射PN结,就会激发产生电子空穴对,经过界面层的电荷分离,就会形成一个由P指向N的光生电场,这就是光生伏特效应,也是太阳能电池的基本原理

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文章由巢影字幕组译制