露点仪TK-100在半导体行业的运用
半导体是半导体集成电路的缩写。它是一种同时具有“导体"和“绝缘体"特性的物质,其中“导体"具有良好的导电性能,而“绝缘体"具有较差的导电性能。
另外,由半导体晶体管(控制电流的元件)和二极管等电子元件构成的电路有时被称为IC(集成电路)。如果将导体想象成铁等金属,将绝缘体想象成橡胶,可能会更容易理解。
如上所述,半导体的特性介于导电的“导体"材料和不导电的“绝缘体"材料之间。用技术术语来说,“导体"、“绝缘体"和“半导体"之间已知的区别是“禁带(带隙)"能量宽度的差异。电子所占据的最高能带(价带)与低能带(导带)下端之间的能带称为禁带,价带和导带之间电子不能存在的能带为称为禁带。金属基材料是无禁止带的一个例子。这是因为许多金属很容易导电,这意味着电子可以轻松移动。另一方面,具有大的材料的例子包括陶瓷、橡胶和玻璃。由于电子不能移动,电流不能流过它们,因此它们通常被称为绝缘体。
另一方面,在半导体中,如果禁带比金属宽但比绝缘体小,则可以通过向电子施加能量(例如热或电压)来流动电流。因此,通过有意地将杂质混入半导体本身,可以改变电子和(原子)空位的流动并控制电性能。根据这种故意添加的杂质,半导体分为n型和p型。
n型半导体:在IV族元素(硅、锗Ge等)中含有微量V族元素(磷P、砷As、锑Sb等)的本征半导体(仅由硅Si组成的半导体)元素周期表。它添加了元素。当添加V族时,V族的价电子中多出一个电子可以自由移动(自由电子)。自由电子带有负电荷,当它们移动时,它们会降低电阻,当施加能量时,它们被吸引到正极,导致电流流动并表现出半导体特性。
P型半导体:在元素周期表中第IV族元素(硅、锗Ge等)中添加微量第III族元素(硼B、铟In等)的本征半导体。当少量的III族加入到IV族中时,就会缺少一个电子,缺少的空穴称为空穴。如果在这种状态下施加电压,附近的电子将移动到该空穴。此外,电子的这种运动会在其他地方产生空穴。通过重复这个过程,电子似乎越来越向负极移动。因此,当对其施加能量时,它会被吸引到正极,从而导致电流流动并展现出其作为半导体的特性。
n型半导体和p型半导体之间的结提供了允许电流仅沿特定方向流动的能力。由于结的存在,n型半导体中的自由电子和p型半导体中的空穴相互吸引,在结面结合并消失。换言之,接合面不存在电子,状态与绝缘体相同。电子不再存在的这一层称为耗尽层。在这种绝缘体状态下,如果将-极连接到n型半导体侧,将+极连接到p型半导体侧并施加电压,电子将从n型流向p型。
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