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      自然界中存在著氣體、液體或固體，而固體，按其原子排列來說，可以分成品體與非品體兩類：按導(dǎo)電能力，則可分成導(dǎo)體、絕緣體和介于二者之間的半導(dǎo)體三種。

      通常，把電阻率在10¯6 ~10¯³Ωcm范圍內(nèi)的物質(zhì)稱為導(dǎo)體（如銀、銅、鋁、鐵等金屬）；電阻率在10Ωcm以上的物質(zhì)稱為絕緣體（如塑料、陶瓷、橡皮、石英玻璃等）；電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)則稱為半導(dǎo)體。正是這種半導(dǎo)體，具有重要的特殊的性能，因而才得到廣泛的應(yīng)用。其特性是：

     （1）半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)一般是負(fù)的，它對溫度的變化非常敏感，根據(jù)這一特性，制作了許多半導(dǎo)體熱探測元件。

     （2）半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能可受極微量雜質(zhì)的影響而發(fā)生十分顯著的變化，如純硅在室溫下的電導(dǎo)率為5x10°Ωcm，當(dāng)摻入硅原子數(shù)的百萬分之一的雜質(zhì)時(shí)，其純度雖仍高達(dá)99.9999％，但電導(dǎo)率卻上升至2Ωcm'.，幾乎增加了100萬倍！此外，隨著所摻入的雜質(zhì)的種類不同，可以得到相反導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體。如在硅中摻入硼，可得到P型半導(dǎo)體；步入銻可得到N型半導(dǎo)體等。

     （3）半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力及性質(zhì)會受熱、光、電、磁等外界作用的影響而發(fā)生非常重要的變化，例如，沉積在絕緣基板上的硫化鎘層不受光照時(shí)的阻抗可高達(dá)幾十甚至幾百M(fèi)Ω，但一旦受到光照，電阻就會下降到幾十kΩ，甚至更小。

        常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硒等元素半導(dǎo)體，砷化鎵（GaAs）、鋁砷化鎵（GaiAl.As）、銻化鋼（InSb），硫化鍋（CdS）和硫化鉛（PbS）等化合物半導(dǎo)體，還有如氧化亞銅的氧化物半導(dǎo)體，如砷化鎵-磷化鎵固熔體半導(dǎo)體，以及有機(jī)半導(dǎo)體、玻璃半導(dǎo)體、稀土半導(dǎo)體等。利用半導(dǎo)體的特殊性質(zhì)，可制成光敏器件、熱敏器件、場效應(yīng)器件、體效應(yīng)器件、霍耳器件、紅外接收器件、電荷耦合器件等，以及各種二極管、三極管、集成電路等。

       為了解釋固體材料的不同導(dǎo)電特性，人們從電子能級的概念出發(fā)引入了能帶理論，它是半導(dǎo)體物理的理論基礎(chǔ)，應(yīng)用能帶理論可以解釋發(fā)生在半導(dǎo)體中的各種物理現(xiàn)象和各種半導(dǎo)體器件的工作原理。

       大家知道，原子是由一個(gè)帶正電的原子核與一些帶負(fù)電的電子所組成。這些電子環(huán)繞著原子核在各自的軌道上不停地運(yùn)動著。根據(jù)量子論。電子運(yùn)動有下面三個(gè)重要特點(diǎn)。

     （1）電子繞核運(yùn)動，具有完全確定的能量，這種穩(wěn)定的運(yùn)動狀態(tài)稱為量子態(tài)。每一量子態(tài)所取的確定能量稱為能級。圖1-5是硅原子中電子繞核運(yùn)動的軌道及與其相應(yīng)的能級示意圖。最里層的量子態(tài)，電子距原子核最近，受原子核束縛最強(qiáng)。能量最低。越外層的量子態(tài)，電子受原子核束縛越弱，能量越高。電子可以吸收能量從低能級躍遷到高能級上去。電子也可在一定條件下放出能量重新落回到低能級上來，但不可能有介于各能級之間的量子態(tài)存在。

圖1-5    硅原子中電子燒核運(yùn)動軌道及其相應(yīng)能級示意圖

      （2）由于微觀粒子具有粒子與波動的兩重性，因此嚴(yán)格說原子中的電子沒有完全確定的軌道，這里的“軌道”所代表的是電子出現(xiàn)概率最大的一部分區(qū)域。

      （3）在一個(gè)原子或原子組成的系統(tǒng)中，不能有兩個(gè)電子同屬于一個(gè)量子態(tài)，即在每一個(gè)能級中，最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子，這就是泡利不相容原理。此外，電子首先填滿最低能級，而后依次向上填，直到所有電子填完為止。 2．晶體中電子的能帶

      物質(zhì)是由原子組成的，原子以一定的周期重復(fù)排列所構(gòu)成的物體稱為品體。當(dāng)原子結(jié)合成品體時(shí)，因?yàn)樵又g的距離很近，不同原子之間的電子軌道（量子態(tài)）將發(fā)生不同程度的重疊。當(dāng)然，品體中兩個(gè)相鄰原子的最外層電子的軌道重疊最多，這些軌道的重疊，使電子可以從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子上去。結(jié)果，原來隸屬于某一原子的電子，不再是此原子私有的了，而是可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動，成為整個(gè)晶體所共有，這種現(xiàn)象稱為電子的共有化。越外層電子的重疊程度越大，且原子核對它的束縛越小，因此，只有最外層電子的共有化特征才是顯著的。