动，所以称为“自由电子”。金属物体自由电子浓度非常高，这些自由电子在品体内的运动 是杂乱无章的，但是，如果有外加电压作用于导体上，自由电子的运动就受到电场力的牵 引，有一个顺电场作用力方向的加速运动。也就是说，自由电子都会以一定的速度从导体 的一端迁移到另一端，这就是导体传导电流的过程。 2半导体的导电机理 半导体的物体在组成晶体时，相邻的两个原子各以一个电子相结合（称键合）而形成属 于这两个原子的一对键合电子。如果没有其它因素干扰，原子最外层的电子都分属于各对 原子，没有自由电子，这时导电率为零（不导电）。但是当有干扰存在时，如温度变化，杂 质的加入，就产生了自由电子，其浓度随温度、杂质的变化而变化。 (1)温度的影响 半导体晶体结构中，相邻两原子之间的键合电子与原子的结合并不很强。晶体的温度 升高后，热振动可能使某一个电子摆脱原子的束缚成为自由电子，自由电子的衣度随温度 升高而迅速增长。当一个键合电子变成自由电子离开了它所属的原子对后，就在它原来原 子对处留下了一个空位置，这时，附近的键合电子很可能脱离它所属的原子对而来填补这 个空位置，这就相当于空位置换了一个地方。键合电子变成自由电子带的是负电荷，所 它逆电场方向运动，而它留下的空位置，在电场作用下，由于键合电子的不断填补，就象 “个带阳电荷的粒子顺电场方向运动，这两种运动，都传导电流。通常我们称这种空位置 为自由“空穴”，它所传导的电流就叫“空穴导电”。 载流子：自由电子和自由空穴都是电流的负载者，通称“载流子”。 (2)杂质的影响 半导体中的杂质对载流子的浓度有很大影响，下面分两种情况讨论。第一，如果把高 价电子的杂质原子掺到低价半导体中，杂质原子取代原半导体原子的位置后，在那里就多 了一个电子，这个电子很容易脱离原杂质原子的束缚，变成自由电子，就能传导电流。杂 质原子失去一个电子就变成了带一个单位正电荷的“离子”，但己不能在晶体中自由运动 因此，没有传导电流的能力。第二，如果把低价电子的杂质原子掺到高价半导体中，以杂 质原子代替原原子，在那个位置上就少了一个键合电子，也可以说是一个空穴，这时别的 原子的键合电子就可能填补这个空穴，因而空穴会转移到别的位置上，这样的空穴也是自 由空穴，能传导电流。在杂质原子处，由于填补了一个电子，杂质原子就变成了带有一个 单位负电荷的阴离子，它不能传导电流。上述第一种，以自由电子作为主要载流子的半导 体称型半导体，第二种以自由空穴作为主要载流子的半导体，称P型半导体。在半导体 中只要参入很少一点杂质，就可以使藏流子的浓度大为增加。 由上可见，半导体与金属导体的导电机理的本质区别在于，金属由于形成晶体时就己 经有大量的自由电子，人们无法改变它，温度及掺杂仅稍影响其迁移率，对其导电率的影 响非常有限。而半导体通讨温度的改变、参杂或者其它方法，可以大大改变其载流子浓度 因而人们可以有意识地控制它的导电率。这就使半导体具备了各种用途的可能性。 33 动，所以称为“自由电子”。金属物体自由电子浓度非常高，这些自由电子在晶体内的运动 是杂乱无章的，但是，如果有外加电压作用于导体上，自由电子的运动就受到电场力的牵 引，有一个顺电场作用力方向的加速运动。也就是说，自由电子都会以一定的速度从导体 的一端迁移到另一端，这就是导体传导电流的过程。 2 半导体的导电机理 半导体的物体在组成晶体时，相邻的两个原子各以一个电子相结合(称键合)而形成属 于这两个原子的一对键合电子。如果没有其它因素干扰，原子最外层的电子都分属于各对 原子，没有自由电子，这时导电率为零(不导电)。但是当有干扰存在时，如温度变化，杂 质的加入，就产生了自由电子，其浓度随温度、杂质的变化而变化。 (1)温度的影响 半导体晶体结构中，相邻两原子之间的键合电子与原子的结合并不很强。晶体的温度 升高后，热振动可能使某一个电子摆脱原子的束缚成为自由电子，自由电子的浓度随温度 升高而迅速增长。当一个键合电子变成自由电子离开了它所属的原子对后，就在它原来原 子对处留下了一个空位置，这时，附近的键合电子很可能脱离它所属的原子对而来填补这 个空位置，这就相当于空位置换了一个地方。键合电子变成自由电子带的是负电荷，所以 它逆电场方向运动，而它留下的空位置，在电场作用下，由于键合电子的不断填补，就象 一个带阳电荷的粒子顺电场方向运动，这两种运动，都传导电流。通常我们称这种空位置 为自由“空穴”，它所传导的电流就叫“空穴导电”。 载流子：自由电子和自由空穴都是电流的负载者，通称“载流子”。 (2)杂质的影响 半导体中的杂质对载流子的浓度有很大影响，下面分两种情况讨论。第一，如果把高 价电子的杂质原子掺到低价半导体中，杂质原子取代原半导体原子的位置后，在那里就多 了一个电子，这个电子很容易脱离原杂质原子的束缚，变成自由电子，就能传导电流。杂 质原子失去一个电子就变成了带一个单位正电荷的“离子”，但已不能在晶体中自由运动， 因此，没有传导电流的能力。第二，如果把低价电子的杂质原子掺到高价半导体中，以杂 质原子代替原原子，在那个位置上就少了一个键合电子，也可以说是一个空穴，这时别的 原子的键合电子就可能填补这个空穴，因而空穴会转移到别的位置上，这样的空穴也是自 由空穴，能传导电流。在杂质原子处，由于填补了一个电子，杂质原子就变成了带有一个 单位负电荷的阴离子，它不能传导电流。上述第一种，以自由电子作为主要载流子的半导 体称ｎ型半导体，第二种以自由空穴作为主要载流子的半导体，称 P 型半导体。在半导体 中只要掺入很少一点杂质，就可以使载流子的浓度大为增加。 由上可见，半导体与金属导体的导电机理的本质区别在于，金属由于形成晶体时就已 经有大量的自由电子，人们无法改变它，温度及掺杂仅稍影响其迁移率，对其导电率的影 响非常有限。而半导体通过温度的改变、掺杂或者其它方法，可以大大改变其载流子浓度， 因而人们可以有意识地控制它的导电率。这就使半导体具备了各种用途的可能性