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半導体の主な特徴。

2022-06-06

半導体の五大特性：抵抗特性、導電特性、光電特性、負抵抗温度特性、整流特性。

結晶構造を形成する半導体には、特定の不純物元素が人工的にドープされており、電気伝導度を制御することができます。

光と熱放射の条件下では、その電気伝導率は大幅に変化します。

格子: 結晶内の原子は、格子と呼ばれる空間にきれいに配置された格子を形成します。

共有結合構造：隣接する2つの原子の最外殻の電子（つまり価電子）のペアが、それぞれの原子核の周りを移動するだけでなく、隣接する原子が属する軌道にも現れ、共有電子となって共有結合を形成します。鍵。

自由電子の形成: 室温では、少数の価電子が熱運動によって十分なエネルギーを獲得し、共有結合から解放されて自由電子になります。

正孔: 価電子は共有結合から解放されて自由電子になり、正孔と呼ばれる空孔が残ります。

電子電流: 外部電場の作用下で、自由電子が一方向に移動して電子電流を形成します。

正孔電流: 価電子が特定の方向に正孔を満たし (つまり、正孔もある方向に移動します)、正孔電流を形成します。

真性半導体電流: 電子電流 + 正孔電流。自由電子と正孔は異なる電荷極性を持ち、反対方向に移動します。

キャリア: 電荷を運ぶ粒子はキャリアと呼ばれます。

導体電気の特徴：導体は、1種類のキャリア、つまり自由電子伝導のみで電気を伝導します。

真性半導体の電気的特性: 真性半導体には 2 種類のキャリアがあり、自由電子と正孔の両方が伝導に関与します。

固有励起：半導体が熱励起により自由電子と正孔を生成する現象を固有励起と呼びます。

再結合：自由電子が移動の過程で正孔と出会うと、正孔を埋めて2つを同時に消滅させます。この現象は再結合と呼ばれます。

動的平衡: 特定の温度で、固有励起によって生成される自由電子と正孔のペアの数は、動的平衡を達成するために再結合される自由電子と正孔のペアの数に等しくなります。

キャリア濃度と温度の関係：温度が一定、真性半導体のキャリア濃度が一定、自由電子と正孔の濃度が等しい。温度が上昇すると、熱運動が強まり、共有結合から解放される自由電子が増加し、正孔も増加し (つまり、キャリア濃度が増加し)、電気伝導度が増加します。温度が下がると、キャリアの濃度が低下するため、電気伝導度が低下します。

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