TA的每日心情 | 开心 2023-8-15 15:26 |
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世界上最纯的物质:硅
硅,是人类在世界上提得最纯的物质,目前人类能够得到的最纯的硅,纯度是99.99999999999999%,估计读者们数不过来,告诉您吧,是16个9。
但是,纯硅虽然也有半导体的性质,却是一种没有什么实际用处的半导体。真正要制作能够使用的半导体器件,包括太阳能电池,就要在其中添加一些杂质,常见的是磷和硼。也有镓、砷、铝和其它一些元素。
杂质的作用,总体上来说,是调节硅原子的能级,学过半导体或固体物理的人知道,由于晶体结构的原因,固体中的全部原子的各能级形成了能带,硅通常可以分为三个能带,最上面是导带,中间是禁带,下面是价带。如果以火车为比喻的话,那么,导带是火车,价带是站台,禁带则是站台与火车之间的间隙。
如果所有的自由电子都在价带上,那么,这个固体就是绝缘体,这就好比人站在站台上,是到不了别处的;如果所有的自由电子都在导带上,那么这个固体就是导体,这就好象人上了火车,可以周游全国了。
半导体的自由电子平时在价带上,但受到一些激发的时候,如热、光照、电激发等,部分自由电子可以跑到导带上去,显示出导电的性质,所以称为半导体。
硅就是这样一种半导体,但由于纯硅的导带和价带的距离过大(也称为禁带过宽,),这就好像是就是站台离火车太远,一般的人很难从站台跳到火车上去一样,通常只有很少量的电子能够被从价带激发到导带上,所以纯硅的半导体性质比较微弱,不能直接应用。
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