De elektrische geleidbaarheid van een stof wordt bepaald door de atomaire structuur. Geleiders zijn over het algemeen goedkope elementen, en hun buitenste elektronen kunnen gemakkelijk worden losgemaakt van de kern in vrije elektronen, die een gerichte beweging produceren onder invloed van een extern elektrisch veld om een elektrische stroom te vormen. Hooggeprijsde elementen (zoals inerte gassen) of hoogmoleculaire stoffen (zoals rubber), hun buitenste elektronen worden sterk beïnvloed door atomen en bindkrachten, en het is moeilijk om vrije elektronen te worden, dus de geleidbaarheid is extreem slecht en wordt een isolator. De veel gebruikte halfgeleidermaterialen, silicium (Si) en germanium (Ge), zijn vierwaardige elementen, en hun buitenste elektronen zijn niet zo gemakkelijk weg te breken van de kern als geleiders, noch zo strak als de isolatoren door de kern worden gebonden. Geleidbaarheid zit ergens tussenin.
De zuivere halfgeleider wordt tot een enkel kristal gemaakt door een bepaald proces. Dit is de intrinsieke halfgeleider. De atomen in het kristal vormen een goed uitgelijnd kussen in de ruimte, en aangrenzende atomen vormen covalente bindingen.
De covalente binding in het kristal heeft een sterke bindende kracht. Daarom verkrijgt bij een normale temperatuur slechts een zeer klein aantal valentie-elektronen voldoende energie als gevolg van thermische beweging (thermische excitatie), waardoor ze zich losmaken van de covalente binding in een vrij elektron. . Mijn collega, een gat in de covalente band achterlatend. Een atoom is positief geladen door het verlies van een valentie-elektron, of het gat is positief geladen. In de intrinsieke halfgeleider lijken vrije elektronen en gaten te worden geaccepteerd, dat wil zeggen dat het aantal vrije elektronen en gaten gelijk is.
Als een vrij elektron een gat in het bewegingsproces tegenkomt, zal het de holte vullen en beide tegelijk laten verdwijnen. Dit fenomeen wordt conformiteit genoemd. Bij een bepaalde temperatuur produceert de intrinsieke excitatie een vrij elektron en gatpaar dat in aantal gelijk is aan de bijpassende vrije elektronen- en gatparen, waardoor een dynamisch evenwicht wordt bereikt.
Bandentheorie:
1. Wanneer elektronen in een enkel atoom rond een kern bewegen, hebben de elektronen in elke baan elk een specifieke energie;
2. Hoe dichter bij de baan van de kern, hoe lager de elektronenenergie;
3. Volgens het principe van minimale energie hebben elektronen altijd het laagste energieniveau.
4. De energieband bezet door valentie-elektronen wordt de valentieband genoemd.
5. Er is een verboden band boven de valentieband. Er is geen energieniveau bezet door elektronen in de verboden band.
6. De verboden zone IQ is de geleidingsband. Het energieniveau in de geleidingsband is het energieniveau dat het vrije elektron kan innemen wanneer het prijselektron wegbreekt van de covalente binding.
7. De verboden bandbreedte wordt uitgedrukt door bijv. En de waarde ervan is gerelateerd aan factoren zoals het materiaal van de halfgeleider en de temperatuur waarbij het is geplaatst.