半導(dǎo)體是一種能夠表現(xiàn)出導(dǎo)電性和絕緣性的物質(zhì),其電學(xué)性質(zhì)是由其原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成所決定的。半導(dǎo)體晶體有一個非常容易被理解的特性,就是電子的能級分布會隨溫度和原子摻雜而變化。
半導(dǎo)體的核心特性在于其能量帶結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體內(nèi)的原子有能量帶和禁帶。前者用來儲存電子能量,而后者則是禁止電子通過媒介傳遞能量。半導(dǎo)體內(nèi)的電子能夠充滿價帶,但電子必須要通過能隙才能進入導(dǎo)帶。當(dāng)電子在導(dǎo)帶下行動時,它將會留下一個空缺,當(dāng)這個空缺被另一個電子占據(jù)時,其在價帶中的位置將會變化。這個空缺被稱為“空穴”,由于它沒有電荷,因此需要將帶電的電子移動到不同的狀態(tài),從而對半導(dǎo)體進行摻雜,每種材料對電子和空穴的濃度不同。
當(dāng)一顆半導(dǎo)體晶體被摻雜時,摻雜和非摻雜的區(qū)別在于半導(dǎo)體內(nèi)電子和空穴的密度。在實際應(yīng)用過程中,我們通常會對半導(dǎo)體進行n型(摻雜有氮或磷)和p型摻雜(摻雜有鋁或硼)。
在n型半導(dǎo)體中,空穴濃度非常低,但電子濃度非常高,使其對電流的傳輸變得非常有用。而如果將p和n型半導(dǎo)體加在一起,則可以制備出半導(dǎo)體二極管。這種二極管不同于普通的整流器,因為它可以支持電流。當(dāng)電流從p型半導(dǎo)體向n型半導(dǎo)體流動時,存在阻力,因此只能單向流動。在這種情況下,電流的方向和功率將會受到控制,從而可以對電路進行調(diào)整。例如,當(dāng)電流從p型半導(dǎo)體向n型半導(dǎo)體流動時,電路將會啟動,當(dāng)電流從n型半導(dǎo)體向p型半導(dǎo)體流動時,電路將會停止。
綜上所述,半導(dǎo)體的物理特性是由其結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性所決定的。當(dāng)我們對半導(dǎo)體進行摻雜時,它的導(dǎo)電性和電流方向?qū)a(chǎn)生影響,通常這種應(yīng)用非常廣泛,只需要其被正確地設(shè)計和操控即可。