硅半导体——电阻率

材料从导电方面来进行分类，可以分为导体，半导体，绝缘体，硅是作为半导体而存在的。那么我们如何来区分材料属于上述的哪一种呢？

一般来说可以通过电阻率来加以衡量和区分。通常情况下，导体的电阻率是远远小于绝缘体和半导体的。根据相关数据可以得到，导体的电阻率是10-10Ω?cm左右，半导体在10-5～Ω?cm之间，而绝缘体在～Ω?cm之间（室温下本征硅的电阻率是2xΩ?cm）

半导体又分为纯净半导体和杂质半导体两种

顾名思义纯净半导体指的就是不含除导体材料本身以外的任何杂质，也被称为本征半导体。其电阻率是由材料本身的本质性质所决定的，而杂质半导体则是需要人为掺入某些杂质，这样一来，在控制数量的前提下，就可以人为操控半导体的导电类型和导电能力。

所以，在实际应用中，如在集成电路制造时，一般使用的都是杂质半导体。但并不是所有的杂质掺入半导体后都能得到很好的控制，一般来说是IIIA和ⅤA族中的元素。在文章——硅晶体中我们提到了硅晶体的空间利用率很小，所以相较于其他晶体硅晶体掺入杂质原子的可操作性更大些，掺入其中的杂质原子一般是会代替硅原子，占据其晶格位置，在一定的温度下（温度可以人为调控故达到操控作用）就会释放电子，从而可以控制和改变晶体导电能力和导电类型。

接下来我们就详细的介绍一下纯净半导体和杂质半导体

在第二张电阻率与杂质浓度的关系图中可以看到，将半导体分为了n型和p型。二者有什么区别呢？

n型半导体是以电子导电为主的半导体，其中掺入的是VA族元素，最外层有五个电子，当与硅形成四个共价键时，还会剩一个电子在磷周围即施主电子，激发施主电子要比激发共价键中的电子容易，所以，n型半导体是由杂原子来提供电子的；而p型是以空穴导电为主的半导体，但这里要提醒一下，空穴本身不导电，主要是依靠电子导电，只是这个电子不是来自于导带中的电子，而是来自于价带中的电子，P型材料中有大量的低能量的空穴，而空穴周边有更多的价带电子，若这些电子只要获得少量的能量，它就可能跳到周边的空穴中，而不需要跳到导带中去，当外电场加入时，电子不断移动，就会给人认为是空穴移动，其实空穴是固定不动的，所以本质上是价带中电子导电。如图中c所示，当掺入B时，由于其最外层只有三个电子，在硅原子形成四个共价键时，还差一个，即二者之间存在一个空键，这个空键容易吸引附近（非最邻近）硅的电子来形成电子对，则在原来的位置上就会形成一个空穴。上述还提及一个重要的概念叫做施主中心，与其相关的还有施主能级，施主杂质，施主电离能等

施主能级是用来代表其状态的局域性质，而施主电离能是导带底和施主能级之差