半導體

材料取自于元素周期表中金屬與非金屬的交界處。常溫下半導體導電性能介于導體與絕緣體之間。

本征半導體

純凈的具有晶體結構的半導體稱(chēng)為本征半導體。(由于不含雜質(zhì)且為晶體結構，所以導電性比普通半導體差)

常溫下，少數價(jià)電子由于熱運動(dòng)獲得足夠的能量掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子。此時(shí)，共價(jià)鍵留下一個(gè)空位置，即空穴。原子因失去電子而帶正電，或者說(shuō)空穴帶正電。在本征半導體外加一個(gè)電場(chǎng)，自由電子將定向移動(dòng)產(chǎn)生電流;同時(shí)，價(jià)電子會(huì )按一定方向去依次填補空穴，相當于空穴也在定向移動(dòng)，而且是跟電子反向的運動(dòng)。本征半導體的電流是這兩個(gè)電流之和。運載電荷的粒子稱(chēng)之為載流子。

當有一個(gè)自由電子的產(chǎn)生，必然會(huì )有一個(gè)空穴產(chǎn)生，所以自由電子與空穴對是同生同滅。當自由電子在運動(dòng)中填補了一個(gè)空穴，此時(shí)兩者同時(shí)消失，這種現象稱(chēng)之為復合。在一定溫度下，兩種載流子濃度相同，達到一種動(dòng)態(tài)平衡。當溫度升高，熱運動(dòng)會(huì )加劇，會(huì )有更多的電子掙脫束縛，會(huì )導致載流子濃度上升，從而打破這個(gè)平衡，溫度一定后會(huì )再次建立平衡。

雜質(zhì)半導體

通過(guò)擴散工藝，在本征半導體摻入某些元素。

一 .N型半導體

在本征半導體加入+5價(jià)元素磷，由于加入了最外層為5個(gè)電子的元素，在形成共價(jià)鍵后會(huì )多出一個(gè)電子，這個(gè)電子就成了自由電子。因為這個(gè)半導體自由電子的個(gè)數多于空穴個(gè)數，而電子帶負電，所以稱(chēng)之為N(negative，負)型半導體。

二 .P型半導體

在本征半導體加入+3價(jià)元素硼，由于加入了最外層為3個(gè)電子的元素，在形成共價(jià)鍵后會(huì )多出一個(gè)空位，硅原子的最外層電子會(huì )去填補這個(gè)空位，從而會(huì )多出一個(gè)空穴?？昭◣д?，所以稱(chēng)之為P(positive，正)型半導體。

在N型半導體中，自由電子為多數載流子，空穴為少數載流子;在P型半導體中，空穴為多數載流子，自由電子為少數載流子。

PN結的形成

采用某種工藝，可以將P型半導體和N型半導體制作在同一塊硅片上。

由于濃度差，會(huì )產(chǎn)生擴散運動(dòng)。同時(shí)，在P區N區交界處，多數載流子濃度降低，P區出現正離子區，N區出現負離子區，內部會(huì )產(chǎn)生一個(gè)內電場(chǎng)。該電場(chǎng)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)運動(dòng)去阻止擴散運動(dòng)，這個(gè)運動(dòng)稱(chēng)為漂移運動(dòng)。參與擴散運動(dòng)和漂移運動(dòng)的載流子數目相同，達到動(dòng)態(tài)平衡就形成了PN結。

PN結的電容效應

PN結存在著(zhù)等效電容(勢壘電容和擴散電容，兩者之和稱(chēng)為結電容，具體省略)，由于容抗跟頻率成反比，當加在PN結上的交流電頻率較高時(shí)，交流電就可以通過(guò)PN結的電容形成通路，PN結會(huì )失去單向導電的特性。