电阻率对器件能的影响 电阻率的大小对单晶硅的影响
一、半导体电阻率范围是多少
半导体通常是指导电率介于导体与绝缘体之间的材料。电导率的范围是:10^(-8)→10³(西门子/厘米)。
电导率低于10^(-8)西门子/厘米)的材料称为绝缘体。电导率高于10³(西门子/厘米)的材料称为导体。所有的导体都有大量的自由电子。电阻是指导体内阻碍电流流动的能力,电阻率越大,阻碍电流的能力就越强.电导率的倒数就是电阻率。
扩展资料:
半导体的分类:
1、元素半导体:
元素半导体是指单一元素构成的半导体,其中对硅、锡的研究比较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料,容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。目前,只有硅、锗性能好,运用的比较广,硒在电子照明和光电领域中应用。
2、无机合成物半导体:
无机合成物主要是通过单一元素构成半导体材料,当然也有多种元素构成的半导体材料,主要的半导体性质有I族与V、VI、VII族;II族与IV、V、VI、VII族;III族与V、VI族;IV族与IV、VI族;V族与VI族;VI族与VI族的结合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影响。
不是所有的化合物都能够符合半导体材料的要求。这一半导体主要运用到高速器件中,InP制造的晶体管的速度比其他材料都高,主要运用到光电集成电路、抗核辐射器件中。
3、有机合成物半导体:
有机化合物是指含分子中含有碳键的化合物,把有机化合物和碳键垂直,叠加的方式能够形成导带,通过化学的添加,能够让其进入到能带,这样可以发生电导率,从而形成有机化合物半导体。这一半导体和以往的半导体相比,具有成本低、溶解性好、材料轻加工容易的特点。
4、非晶态半导体:
它又被叫做无定形半导体或玻璃半导体,属于半导电性的一类材料。它主要是通过改变原子相对位置,改变原有的周期性排列,形成非晶硅。晶态和非晶态主要区别于原子排列是否具有长程序。非晶态半导体的性能控制难,随着技术的发明,非晶态半导体开始使用。
参考资料来源:百度百科-半导体
二、为什么说杂质对半导体的导电性影响很大
举例说明杂质补偿作用如下:
当半导体中同时存在施主和受主杂质时
1、ND>>NA
因为受主能级低于施主能级,所以施主杂质的电子首先跃迁到NA个受主能级上,还有ND-NA个电子在施主能级上,杂质全部电离时,跃迁到导带中的导电电子的浓度为n=ND-NA。即则有效受主浓度为NAeff≈ND-NA。
2、NA>>ND
施主能级上的全部电子跃迁到受主能级上,受主能级上还有NA-ND个空*,它们可接受价带上的NA-ND个电子,在价带中形成的空*浓度p=NA-ND,即有效受主浓度为NAeff≈NA-ND。
3、NA>ND时
不能向导带和价带提供电子和空*,称为杂质的高度补偿。
杂质能级的补偿作用
1、杂质补偿:半导体中存在施主杂质和受主杂质时,它们底共同作用会使载流子减少,这种作用称为杂质补偿。在制造半导体器件底过程中,通过采用杂质补偿底方法来改变半导体某个区域底导电类型或电阻率。
2、高度补偿:若施主杂质浓度与受主杂质浓度相差不大或二者相等,则不能提供电子或空*,这种情况称为杂质的高等补偿。这种材料容易被误认为高纯度半导体,实际上含杂质很多,性能很差,一般不能用来制造半导体器件。
三、电阻率的大小对单晶硅的影响
电阻率的大小会对单晶硅的性能和应用产生重要影响:
1.电阻率大小直接影响单晶硅的导电效果。电阻率越小,导电性越好。
2.对于电子元件和集成电路制造,需要使用电阻率较高的单晶硅,通常在几千欧姆-厘米。这可以减小电流消耗和发热。
3.而太阳能电池需要电阻率非常小的单晶硅,一般在0.1-10欧姆-厘米。这样可以提高载流子迁移速度,增加光电转化效率。
4.电阻率大小还会影响硅器件的高频响应性能。电阻率越小,高频性能越好。
5.对于发光二极管和激光二极管,也需要采用电阻率小的N型单晶硅,以提高发光效率。
6.通过掺杂可以控制单晶硅的电阻率大小。一般N型掺杂使电阻率减小,P型掺杂使电阻率增大。
7.电阻率也会随温度发生变化,在设计和应用中需要考虑温度特性。
所以电阻率是决定单晶硅应用领域的关键参数之一。必须按需求控制单晶硅的电阻率。
四、电阻在电路中的作用
在很多情况下电阻对电路来说是非常重要的,如果没有电阻的作用,电路很快就会瘫痪,同时其他的电子元器件也会受到影响。下面我们具体来看一下电阻在电路中起什么作用!
电阻的作用1、限流
为使通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值,以保证用电器的正常工作,通常可在电路中串联一个可变电阻。当改变这个电阻的大小时,电流的大小也随之改变.我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。如在可调光台灯的电路中,为了控制灯泡的亮度,也可在电路中接入一个限流电阻,通过调节接入电阻的大小,来控制电路中电流的大小,从而控制灯泡的亮度。
2、分流
当在电路的干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时,可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻,这个电阻的作用是分担电流。
3、分压
一般用电器上都标有额定电压值,若电源比用电器的额定电压高,则不可把用电器直接接在电源上.在这种情况下,可给用电器串接一个合适阻值的电阻,让它分担一部分电压,用电器便能在额定电压下工作.我们称这样的电阻为分压电阻。
4、将电能转化为内能
电流通过电阻时,会把电能全部(或部分)转化为内能.用来把电能转化为内能的用电器叫电热器.如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。
电阻导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示,电阻的单位是欧姆,简称Ω。
电阻是描述导体导电性能的物理量,用R表示。电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义,即为:
R=U/I
所以,当导体两端的电压一定时,电阻越大,通过的电流越小;电阻越小,通过的电流越大。
电阻率描述导体导电性能的参数。对于由某种材料制成的柱形均匀导体,其电阻R与长度L成正比,与横截面积S成反比,即为:
R=ρL/S
影响电阻大小因素1、长度:当材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大。
2、横截面积:当材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。
3、材料:当长度和横截面积相同时,不同材料的导体电阻不同。
4、温度:对大多数导体来说,温度越高,电阻越大,如金属等;对少数导体来说,温度越高,电阻越小,如碳。