有机光导体为什么没光照时是绝缘体,有光照时是导体?

Question

有机光导体为什么没光照时是绝缘体,有光照时是导体?

Answer 1

半导体 能带 p型半导体 n型 半导体 晶体二极管、三极管 导电性能介于导体和绝缘体之间非离子性导电的物质.室温时其电阻率约为10-3～l09欧姆·厘米.一般是固体.例如锗（Ge）、硅（Si）以及一些化合物半导体.如碲化铅（PbTe）、砷化铟（InAs）、硫化铅（PbS）、碳化硅（SiC）等.与金属材料不同,半导体中杂质含量和外界条件的改变（如温度变化、受光照射等）,都会使半导体的导电性能发生显著变化.纯度很高,内部结构完整的半导体,在极低的温度下几乎不导电,接近绝缘体.但随着温度的升高半导体的电阻迅速减小.含有少量杂质,内部结构不很完整的半导体通常可分为n型和p型两类.半导体的p－n结以及半导体同某些金属相接触的边界层,都具有单向导电或在光照下产生电势差的特性.利用这些特性可以制成各种器件,如半导体二极管、三极管和集成电路等.半导体之所以具有介于导体和绝缘体之间的导电性,是因为它的原子结构比较特殊,即其外层电子既不象导体那样容易挣脱其原子核的束缚,也不象绝缘体中的电子被原子核紧紧地束缚着.这就决定了它的导电性介于两者之间. 研究固体物理学中的一种理论.虽然所有的固体都包含大量的电子,但有的具有很好的电子导电性能,有的则基本上观察不到任何电子导电性.这一基本事实曾长期得不到解释.在能带理论的基础上,首次对为什么有导体、绝缘体和半导体的区分提出了一个理论上的说明,这是能带论发展初期的重大成就.在物理学中往往形象化地用水平横线表示电子的能量值,能量越大,线的位置越高.一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为“能带”.各种晶体的能带数目及其宽度等均不相同.相邻两能带间的能量范围称为“能隙”或“禁带”,晶体中的电子不能具有这种能量.完全被电子占据的能带称为“满带”,满带中的电子不会导电；没有电子占据的带称为“空带”；部分被占据的称为“导带”,导带中的电子才能导电,价电子所占据的能带称为“价带”.能量比价带低的各能带一般都是满带.价带可以是满带也可以是导带；如在金属中是导带,所以金属能导电,在绝缘体和半导体中是满带,所以它们不能导电.但半导体很容易因其中有杂质或受外界影响（如光照、加热等）,使价带中的电子数减少,或使空带中出现一些电子而成为导带,因而也能导电. 不含杂质且结构非常完整的半导体单晶,其中参与导电的电子和空穴数目相等.温度极低时,其电阻率很大,极难导电；随着温度升高,电阻率急剧减小.当硅、锗等半导体材料制成单晶体时,其原子的排列就由杂乱无章的状态变成非常整齐的状态.其原子之间的距离都是相等的,约为2.35×10-4微米.每个原子最外层的4个电子,不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系.这时,每两个相邻的原子之间都共有一对电子.电子对中的任何一个电子,一方面围绕自身原子核运动,另一方面也时常出现在相邻的原子所属的轨道上,这样的组合叫做“共价键”结构.硅、锗共价键结构的特点是它们外层共有的电子所受到的束缚力并不象在绝缘体中那样紧,在一定的温度下,由于热运动,其中少数电子还是可能挣脱束缚而成为自由电子,形成电子载流子.当共有电子在挣脱束缚成为自由电子后,同时留下了一个空位.有了这样一个空位,附近的共有电子就很容易来进行填补,从而形成共有电子的运动.这种运动,无论是效果上还是现象上,都好象一个带正电荷的空位子在移动.为了区别于自由电子的运动,就把这种运动叫做“空穴”运动,空位子叫做“空穴”.由此可见,空穴也是一种载流子.当半导体处于外加电压作用之下,通过它的电流可以看作是由自由电子的定向移动所形成的电子流,另一部分是带正电的空穴定向移动.所以半导体中,不仅有电子载流子还有空穴载流子,这是半导体导电的一个特点.这种纯单晶半导体,虽然多了一种空穴载流子,但是载流子的总数离开实际应用的要求,也就是从具有良好导电能力的要求来看,还相差很远,所以这种本征半导体的实际用处不大. 在纯单晶的本征半导体中,掺杂一些有用的杂质,使其导电特性得到很大的改善.而其导电性能取决于杂质的类型和含量.这样的半导体即称为“杂质半导体”.大多数半导体都是这一种类型.将半导体材料提纯,再用扩散或用离子注入法掺入适当的杂质,可以制成n型半导体或p型半导体.利用不同类型的杂质半导体,可以制成整流器,半导体二极管、半导体三极管和