分析一下本征半导体

今天，我们来分析一下导体；我们日常生活中，没有接触过电子的人，可能只知道我们的所有物体分为导体和绝缘体，所谓导体顾名思义就是能够导电的物体；相对的绝缘体就是无法进行导电的物体；而接触过电子或者学习过物理的同学都知道，介于导体和绝缘体之间还有一种物质，这种物质导电性能介于导体和绝缘体之间，我们称之为半导体。

我们知道金属元素、低价元素，比如我们日常中常见的铁、铝、铜等金属元素，它们之所以被称为导体，那是他们都有一个共同的特征，就是都是低价元素，而且他们最外层的电子在外电场的作用下很容易产生定向移动，形成电流。

那绝缘体就和导通恰恰相反，他们一般是惰性气体、橡胶等等材料 ，他们原子的最外层电子受原子核的束缚力很强，只能在外电场强到一定的程度下才可能导电；所以绝缘体并不是说不能导电，只是外界施加的电压没达到它们的导通条件，当外界施加的电压达到足以让它们原子最外层电子进行移动，那么它们就会导电。比如我们日常使用的橡胶做的把手，一般耐压都在5000V，当外界电压超过5000V以后，这个橡胶把手也就变成了导体。

而所谓的半导体，就是它们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间，一般是四价元素，我们电源中晶体器件经常使用的两种半导体加工器件材料为：硅（Si）和锗（Ge）。

我们电源中使用的半导体器件准确地说材料应该叫本征半导体；所谓的本征半导体它是纯净的晶体结构的半导体；我们说的纯净就是说材料里面不含有杂质；而晶体结构就是说它构成了稳定的结构，本征半导体内部结构平面图如下所示：

在常温下，本征半导体呈现为稳定的晶体结构，当对本征半导体进行加热后，由于热运动，价电子积攒了足够的能量后，挣脱共价键的束缚而成为自由电子，其带负电；而它所挣脱的位置就会形成一个空位，这个空位，我们称为空穴，其带正电。

从上面我们可以看出在一定的温度下，自由电子和空穴动态平衡，当温度升高，热运功加剧，价电子挣脱共价键的电子会增多，自由电子和空穴的浓度都会增大；而且自由电子和空穴是成对出现的。

由于我们自然界中的半导体是不好控制的，所以我们以上这些操作都是为了一个目的，就是制作出我们可控的器件，所以我们才将半导体进行加热，制作出本征半导体，然后再将本征半导体进行加工，制作出我们可控的电子器件，比如二极管、三极管等等。




审核编辑：刘清