半導(dǎo)體器件內(nèi)部的工作原理（動畫講解）

學(xué)電子的對晶體管、PN結(jié)不能說陌生，但當(dāng)初課堂上學(xué)的時候?qū)﹄娮涌昭ǖ倪\動超難想象，這些半導(dǎo)體器件內(nèi)部到底是如何工作的？今天給大家推薦一個動畫講解，結(jié)合著文字，多年的疑問可以瞬間得解了。

半導(dǎo)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(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間。

本征半導(dǎo)體

純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。（由于不含雜質(zhì)且為晶體結(jié)構(gòu)，所以導(dǎo)電性比普通半導(dǎo)體差）

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

當(dāng)有一個自由電子的產(chǎn)生，必然會有一個空穴產(chǎn)生，所以自由電子與空穴對是同生同滅。當(dāng)自由電子在運動中填補了一個空穴，此時兩者同時消失，這種現(xiàn)象稱之為復(fù)合。在一定溫度下，兩種載流子濃度相同，達(dá)到一種動態(tài)平衡。當(dāng)溫度升高，熱運動會加劇，會有更多的電子掙脫束縛，會導(dǎo)致載流子濃度上升，從而打破這個平衡，溫度一定后會再次建立平衡。

雜質(zhì)半導(dǎo)體

通過擴散工藝，在本征半導(dǎo)體摻入某些元素。

一、N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體加入+5價元素磷，由于加入了最外層為5個電子的元素，在形成共價鍵后會多出一個電子，這個電子就成了自由電子。因為這個半導(dǎo)體自由電子的個數(shù)多于空穴個數(shù)，而電子帶負(fù)電，所以稱之為N（negative，負(fù)）型半導(dǎo)體。

二、P型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體加入+3價元素硼，由于加入了最外層為3個電子的元素，在形成共價鍵后會多出一個空位，硅原子的最外層電子會去填補這個空位，從而會多出一個空穴。空穴帶正電，所以稱之為P（positive，正）型半導(dǎo)體。

在N型半導(dǎo)體中，自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子;在P型半導(dǎo)體中，空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。

PN結(jié)的形成

采用某種工藝，可以將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上。

由于濃度差，會產(chǎn)生擴散運動。同時，在P區(qū)N區(qū)交界處，多數(shù)載流子濃度降低，P區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，內(nèi)部會產(chǎn)生一個內(nèi)電場。該電場會產(chǎn)生一個運動去阻止擴散運動，這個運動稱為漂移運動。參與擴散運動和漂移運動的載流子數(shù)目相同，達(dá)到動態(tài)平衡就形成了PN結(jié)。

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/strong>