根据提供的文件内容,我们可以提炼出以下知识点:
1. 半导体的分类与性质:自然界中物体根据导电性能可以分为导体、绝缘体和半导体。导体如金属,容易导电是因为存在大量的自由电子。绝缘体如玻璃、橡胶等,在常温下几乎没有自由电子,不易导电。半导体则介于两者之间,如硅、锗、硫化镉等,它们在一定条件下可以导电。
2. 半导体的组成:半导体可以是单一元素(如硅和锗),也可以是化合物(如硫化镉和砷化镓),或是合金(如GaxAL1-xAs)。它们的电阻率介于导体和绝缘体之间,通常在10-5到107欧姆米之间。此外,有机化合物如蒽也能展现半导体的特性。
3. 半导体与温度的关系:半导体的电阻率对温度变化非常敏感,例如,某些半导体材料如锗的电阻率随温度升高而显著下降。金属的电阻率随温度变化较小,而半导体在光照下其电阻率可能发生显著变化。
4. 半导体的能带结构:半导体的电特性可以通过能带结构来解释。在晶体中,电子的能量由分立的能级扩展成连续的能带,其中允许电子存在的能带称为允许带,不允许电子存在的区域称为禁带。允许带中被电子完全占据的部分称为满带,而完全空的允许带则称为导带。费米能级是指在某一温度下电子能够占据的最大能态。
5. 半导体的导电性:当电子从满带获得足够能量时,能够越过禁带跳到导带成为自由电子,有助于物质的导电性。这是半导体和绝缘体的主要区别,因为绝缘体的禁带宽度较宽,电子不容易越过。
6. 半导体中杂质的影响:在半导体中掺入微量的杂质会显著影响其电阻率。例如,在纯硅中掺入百万分之一的硼,硅的电阻率会发生急剧下降。
7. 金属、绝缘体与半导体的区别:通过能带结构可以区分金属、绝缘体和半导体。满带完全被电子占据、导带完全空的称为绝缘体;满带和导带之间没有禁带、电子自由移动的称为导体;而存在较窄禁带,使得满带电子能在一定条件下跳到导带的物质称为半导体。
以上是根据文件内容提炼出的半导体相关的基础知识点。这些知识点对于理解太阳能电池的工作原理和基本特性具有重要的意义。太阳能电池本质上就是利用半导体材料将光能转换为电能,因此掌握半导体的物理基础对于太阳能电池的研究与开发至关重要。