半导体为什么不带电 半导体为何不带电？

半导体为什么不带电？

半导体是一种电导率介于导体和绝缘体之间的物质，其内部电子带和空穴带的特性非常重要，但却不会表现出导体的特性。那么，半导体为什么不带电呢？

1、能带与价带

半导体中的电子在一个由能状态和动量组成的三维能带中运动。全满的带叫做价带，空带中的电子则叫做导带。两个带之间的间隙叫做禁带。因为半导体的禁带宽度比较小，因此存在温度激发和掺杂激发的机制，这两种激发方式会在禁带中增加电子和空穴的浓度。但由于半导体没有任何自由电子或正电子，因此半导体不会带电。

2、材料掺杂

半导体材料通常使用掺杂来改变其电性能。掺杂意味着将某些杂质原子引入到半导体材料中。通常，掺入的杂质分为两类，一类是五价元素，如磷和砷，他们会留下一个额外的电子，把半导体变为n型。另外一类是三价元素，如硼和铝，他们会引起空穴的显著浓度，把半导体变为p型。但是，任何情况下，半导体的总体电量不变，因此它不会带电。

3、杂质离子化

在晶体中有一些空穴或电子分别被散分在不同的晶格中，它们局部形成了正负离子。当加入杂质时，这些杂质原子中一部分的电子会从5号能级跳到4号能级成为自由电子，在原子中留下一个静电正+电子，两者形成离子存在于空间中。离子的总量仍然相等，因此半导体仍然不带电。

4、总结

综上所述，半导体不带电的原因主要有三点。首先，它具有能带和价带的特征，其内部的电子和空穴只存在于带内，不形成导体。其次，掺入杂质会引发局部空穴和电子的浓度变化，但并不会影响半导体总体的电中性。最后，杂质原子也会形成离子，但在半导体晶体中平均成为电中性。