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在有外电场作用时,带负电的自由电子将逆着电场方向作定向运动,形成电子电流;带正电的空穴则顺着电场方向作定向运动(实际上是共价键中的价电子在运动).形成空穴电流。两部分电流方向相同,总电流为电子电流与空穴电流之和。由此可见,半导体中具有自由电子和空穴两种载流子,因而存在着电子导电和空穴导电两种导电方式,这是半导体导电方式的最大特点,也是在导电原理上和金属导电方式的本质差别。半导体中载流子数量的多少是衡量其导电能力的主要标志。当然,由于自由电子和空穴总是成对产生的(称为自由电子一空穴对),因而本征半导体在带电性质上仍是中性的。
半导体的导电能力的大小决定于载流子数目的多少,而载流子的数目又与温度、光照程度和掺人杂质浓度等有关,因此半导体的导电能力受温度、光照和掺人杂质等的影响。在本征半导体中,受激发后自由电子和空穴总是成对产生的。同时,自由电子在运动中如果和空穴相遇,可以放出多余的能量而填补这个空穴,二者同时消失,这种现象称为复合。
在一定温度下,激发与复合达到动态平衡,于是半导体中的载流子便维持一定数目。当温度接近于热力学温度零度(即27390)时,不能产生电子一空穴对,半导体不能导电。在室温(2590)下,只有极少量的价电子挣脱共价键的束缚,产生的电子一空穴对数量很少,因此半导体的导电能力很低。当温度升高或受光照时,有更多的共价键中的价电子挣脱束缚,产生的电子一空穴对的数量增多,半导体的导电能力便显著增强。这就是半导体的导电性具有热敏性和光敏性的原因。下面重点讨论掺人杂质对半导体导电能力的影响。
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