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半导体的性质是什么?
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什么是半导体呢?顾名思义：导电性能介于导体与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体（semiconductor）．物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等.我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等,称为绝缘体.而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体.可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体.与金属和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可.电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质.半导体室温时电阻率约在10-5～107欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小.半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类.锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）.除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等.本征半导体 不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体.在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴（图 1 ）.导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对,均能自由移动,即载流子,它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电.这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电.导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合.复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）.在一定温度下,电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率.温度升高时,将产生更多的电子 - 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小.无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多.半导体中杂质 半导体中的杂质对电阻率的影响非常大.半导体中掺入微量杂质时,杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态,在禁带中产加的杂质能级.例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时,杂质原子作为晶格的一分子,其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价结合,多余的一个电子被束缚于杂质原子附近,产生类氢能级.杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近.杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子.这种能提供电子载流子的杂质称为施主,相应能级称为施主能级.施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多（图2）.在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时,杂质原子与周围四个锗（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子,因而存在一个空位,与此空位相应的能量状态就是杂质能级,通常位于禁带下方靠近价带处.价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位,使杂质原子成为负离子.价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子（图3）.这种能提供空穴的杂质称为受主杂质.存在受主杂质时,在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多.半导体掺杂后其电阻率大大下降.加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小,半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的.对掺入施主杂质的半导体,导电载流子主要是导带中的电子,属电子型导电,称N型半导体.掺入受主杂质的半导体属空穴型导电,称P型半导体.半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对,故N型半导体中可存在少量导电空穴,P型半导体中可存在少量导电电子,它们均称为少数载流子.在半导体器件的各种效应中,少数载流子常扮演重要角色.PN结 P型半导体与N型半导体相互接触时,其交界区域称为PN结.P区中的自由空穴和N区中的自由电子要向对方区域扩散,造成正负电荷在 PN 结两侧的积累,形成电偶极层(图4 ).电偶极层中的电场方向正好阻止扩散的进行.当由于载流子数密度不等引起的扩散作用与电偶层中电场的作用达到平衡时,P区和N区之间形成一定的电势差,称为接触电势差.由于P 区中的空穴向N区扩散后与N区中的电子复合,而N区中的电子向P区扩散后与P 区中的空穴复合,这使电偶极层中自由载流子数减少而形成高阻层,故电偶极层也叫阻挡层,阻挡层的电阻值往往是组成PN结的半导体的原有阻值的几十倍乃至几百倍.PN结具有单向导电性,半导体整流管就是利用PN结的这一特性制成的.PN结的另一重要性质是受到光照后能产生电动势,称光生伏打效应,可利用来制造光电池.半导体三极管、可控硅、PN结光敏器件和发光二极管等半导体器件均利用了PN结的特性.
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扫描下载二维码高导热性密封树脂--《电子机械工程》1987年06期
高导热性密封树脂
【摘要】：正 为了抑制由半导体元件的大容量化、高集成化和高速化而引起元件的温度上升,迫切要求研制散热效果和导热性好的密封树脂。一般来说,为了使密封树脂具有高导热性,可采用大量填充导热系数高的填补剂的方法,但提高导热系数有界限。另一方面,由于是密封半导体器件,所以填充剂的可靠性是重要的条件。
【关键词】：
【正文快照】：
为了抑制由半导体元件的大容量化、高集成化和高速化而引起元件的温度上升,迫切要求研制散热效果和导热性好的密封树脂。 一般来说,为了使密封树脂具有高导热性,可采用大盆城充导热系数高的填补剂的方法,但提高导热系数有界限。另一方面,由于是密封半导体器件,所以坡充剂的可
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1.75亿学生的选择
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1.75亿学生的选择
石墨烯又称单层墨，它仅由一层碳原子组成，具有许多奇特的属性，包括极强的拉力，优良的导电性和导热性，硬度最大，熔点超过3000℃等，这种高新材料有可能代替硅成为新的半导体材料.发现石墨烯的两位俄裔科学家因此获2010年诺贝尔物理学奖.根据石墨烯的特性，你认为石墨烯不能用来制成（　　）A. 高压输电线B. 坚韧的防弹衣C. 发光二极管D. 保温隔热材料
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A、高压输电线，利用了它的导电性好的特点，故A正确；B、坚韧的防弹衣，利用了它的拉力好的特点，故B正确；C、发光二极管，利用了它的半导体特性，故C正确；D、保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯具有优良的导电性和导热性，故不适合做保温隔热材料，D符合题意；故选D．
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本题的石墨烯是一种新发现的材料，它的物理性质是拉力好、导电性和导热性好、硬度大、熔点高等，根据它的这些特性我们就能知道它的用途．
本题考点：
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考点点评：
这是一道关心科技发展的一道较简单的基础题．解题时一定要从题目中给出的材料的特性入手．
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