La conductividad eléctrica de una sustancia está determinada por la estructura atómica. Los conductores son generalmente elementos de bajo costo y sus electrones más externos se separan fácilmente del núcleo en electrones libres, que producen un movimiento direccional bajo la acción de un campo eléctrico externo para formar una corriente eléctrica. Los elementos de alto precio (como los gases inertes) o las sustancias de alto peso molecular (como el caucho), sus electrones más externos se ven fuertemente afectados por los átomos y las fuerzas de unión, y es difícil convertirse en electrones libres, por lo que la conductividad es extremadamente pobre y un aislante Los materiales semiconductores de uso común, el silicio (Si) y el germanio (Ge), son elementos tetravalentes, y sus electrones más externos no son tan fáciles de separar del núcleo como conductores, ni tan apretados como los aisladores están unidos por el núcleo. La conductividad está en algún punto intermedio.
El semiconductor puro se convierte en un solo cristal a través de un proceso determinado. Este es el semiconductor intrínseco. Los átomos en el cristal forman una almohada bien alineada en el espacio, y los átomos adyacentes forman enlaces covalentes.
El enlace covalente en el cristal tiene una fuerte fuerza de unión. Por lo tanto, a temperatura normal, solo un número muy pequeño de electrones de valencia obtienen suficiente energía debido al movimiento térmico (excitación térmica), liberándose así del enlace covalente en un electrón libre. . Mi colega, dejando un agujero en el vínculo covalente. Un átomo está cargado positivamente por la pérdida de un electrón de valencia, o el agujero está cargado positivamente. En el semiconductor intrínseco, los electrones libres y los agujeros parecen ser aceptados, es decir, el número de electrones libres y agujeros es igual.
Si un electrón libre encuentra un agujero en el proceso de movimiento, llenará la cavidad y hará que ambos desaparezcan al mismo tiempo. Este fenómeno se llama conformidad. A una cierta temperatura, la excitación intrínseca produce un par de agujeros y electrones libres que es igual en número a los pares de electrones y agujeros libres correspondientes, logrando así un equilibrio dinámico.
Teoría de la banda:
1. Cuando los electrones en un solo átomo se mueven alrededor de un núcleo, los electrones en cada órbita tienen cada uno una energía específica;
2. Cuanto más cerca de la órbita del núcleo, menor es la energía electrónica;
3. Según el principio de energía mínima, los electrones siempre tienen el nivel de energía más bajo.
4. La banda de energía ocupada por los electrones de valencia se denomina banda de valencia.
5. Hay una banda prohibida encima de la banda de valencia. No hay nivel de energía ocupado por electrones en la banda prohibida.
6. La zona prohibida IQ es la banda de conducción. El nivel de energía en la banda de conducción es el nivel de energía que el electrón libre puede ocupar cuando el electrón del precio se separa del enlace covalente.
7. El ancho de banda prohibido se expresa mediante Eg, y su valor está relacionado con factores tales como el material del semiconductor y la temperatura a la que se coloca.