La conductivité électrique d'une substance est déterminée par la structure atomique. Les conducteurs sont généralement des éléments peu coûteux et leurs électrons les plus externes se détachent facilement du noyau en électrons libres, qui produisent un mouvement directionnel sous l'action d'un champ électrique externe pour former un courant électrique. Éléments coûteux (tels que les gaz inertes) ou substances de haut poids moléculaire (tels que le caoutchouc), leurs électrons les plus externes sont fortement affectés par les atomes et les forces de liaison, et il est difficile de devenir des électrons libres, de sorte que la conductivité est extrêmement mauvaise et devient un isolant. Les matériaux semi-conducteurs couramment utilisés, le silicium (Si) et le germanium (Ge), sont des éléments tétravalents et leurs électrons les plus externes ne sont pas aussi faciles à rompre du noyau que les conducteurs, ni aussi étroits que les isolants sont liés au noyau. La conductivité est quelque part entre les deux.
Le semi-conducteur pur est transformé en un monocristal selon un processus donné. C'est le semi-conducteur intrinsèque. Les atomes dans le cristal forment un oreiller bien aligné dans l'espace et les atomes adjacents forment des liaisons covalentes.
La liaison covalente dans le cristal a une forte force de liaison. Par conséquent, à température normale, seul un très petit nombre d'électrons de valence obtient une énergie suffisante du fait du mouvement thermique (excitation thermique), libérant ainsi la liaison covalente en un électron libre. . Mon collègue, laissant un trou dans la liaison covalente. Un atome est chargé positivement par la perte d'un électron de valence, ou le trou est chargé positivement. Dans le semi-conducteur intrinsèque, les électrons libres et les trous semblent être acceptés, c'est-à-dire que le nombre d'électrons libres et de trous est égal.
Si un électron libre rencontre un trou dans le processus de mouvement, il remplira la cavité et fera disparaître les deux en même temps. Ce phénomène s'appelle conformité. À une certaine température, l'excitation intrinsèque produit une paire d'électrons libres et de trous égale en nombre aux paires d'électrons libres et de trous correspondants, permettant ainsi d'atteindre un équilibre dynamique.
Théorie de la bande:
1. Lorsque des électrons d'un seul atome se déplacent autour d'un noyau, les électrons de chaque orbite ont chacun une énergie spécifique.
2. Plus on se rapproche de l'orbite du noyau, moins l'énergie des électrons est importante;
3. Selon le principe de l'énergie minimale, les électrons ont toujours le niveau d'énergie le plus bas.
4. La bande d'énergie occupée par les électrons de valence s'appelle la bande de valence.
5. Il y a une bande interdite au-dessus de la bande de valence. Il n'y a pas de niveau d'énergie occupé par des électrons dans la bande interdite.
6. Le QI de la zone interdite est la bande de conduction. Le niveau d'énergie dans la bande de conduction est le niveau d'énergie que l'électron libre peut occuper lorsque l'électron de prix se détache de la liaison covalente.
7. La largeur de bande interdite est exprimée par Eg et sa valeur est liée à des facteurs tels que le matériau du semi-conducteur et la température à laquelle il est placé.