半导体不导电的主要原因是它的电子能带结构。
在半导体中,存在一个称为禁带(或带隙)的能量间隙,它将价带(含有电子的能量带)与导带(空的能量带)分开。在纯净的半导体中,禁带中没有电子或空穴。
当半导体没有加入外部能源或受到外界激发时,禁带中的电子无法跃迁到导带中,因此电流无法通过半导体流动,也就是说半导体不导电。
然而,半导体具有一些特别的性质。当添加杂质(称为掺杂)或施加电场时,可以改变半导体的电子能带结构,使其变得导电。根据掺杂材料的不同,半导体可以分为两类:
1. N型半导体:掺杂材料添加了少量的杂质,称为施主,它们提供额外的自由电子。这些额外的自由电子使半导体具有导电性质。
2. P型半导体:掺杂材料添加了少量的杂质,称为受主,它们创造了额外的空穴(缺少电子)。这些额外的空穴也有助于半导体的导电性质。
通过合理的掺杂和电场调控,半导体可以实现导电或不导电的切换,这使得半导体在电子学和光电学等领域有着广泛的应用。