什么是本征半導(dǎo)體與PN結(jié)？

***#半導(dǎo)體#***

特點：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體。

特性：

（1）光敏特性：光照可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力；

（2）熱敏特性：溫度的變化可以改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力；

（3）摻雜特性：純凈的半導(dǎo)體里，摻入少量特定的雜質(zhì)元素，來改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。

單晶體：半導(dǎo)體材料的原子按結(jié)晶方式規(guī)則地排列，形成的半導(dǎo)體晶體；

多晶體：原子排列不規(guī)則，形成的半導(dǎo)體晶體。

本征半導(dǎo)體：高度提純，結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。

常用的半導(dǎo)體材料就是硅（Si）和鍺（Ge）。它們兩個最外層電子都是4個電子，又叫做“價電子”。我們之后討論的都是用硅和鍺制作成的本征半導(dǎo)體。

本征半導(dǎo)體的兩種載流子：自由電子和空穴。

***#自由電子和空穴#***

自由電子：當(dāng)?shù)玫揭欢ǖ哪芰浚ū热纾簾崃?、光照等），少量的價電子就會擺脫束縛跑出來，成為自由移動的電子。當(dāng)外加電場時，帶負電的自由電子逆向移動，形成電流。

空穴：價電子跑出來就會在共價鍵那留下一個空位，當(dāng)外加電場時，它的鄰居會前來補充，這樣循環(huán)往復(fù)，從而形成電流。

需要注意的是，雖然都是電子移動，但是空穴你可以認為是正電荷空位在向前移。

所以：帶負電荷的自由電子和帶正電荷的空穴。

它們成對出現(xiàn)，又被叫做“電子空穴對”，二者電荷量相等，極性相反，所以本征半導(dǎo)體顯電中性。

溫度的升高，自由電子和空穴的濃度都會顯著增加，每升高8°，硅的載流子濃度差不多增大一倍。

***#雜質(zhì)半導(dǎo)體：N形半導(dǎo)體、P形半導(dǎo)體#***

N型半導(dǎo)體：在原有基礎(chǔ)上摻入微量的五價元素，比如P（磷）或者As（砷）。

五價元素和四價元素電子對配對，肯定多出來一個電子沒地放，所以就成多余的自由電子了，這樣一來，N形雜質(zhì)半導(dǎo)體的自由電子就比空穴多。

P型半導(dǎo)體：摻入微量的三價元素，比如B（硼）或者In（銦）。

同理，也是電子對配對時，就離譜，確立一個電子還能再配一對，這樣，空穴就多了，自由電子要少。

總結(jié)一下：

N型：多數(shù)載流子（自由電子），少數(shù)載流子（空穴）；

P型：多數(shù)載流子（空穴），少數(shù)載流子（自由電子）。

注意：雖然N、P型半導(dǎo)體是摻入的雜質(zhì)元素，但是依舊保持電中性。

***#PN結(jié)#***

PN結(jié)：把一塊N型和一塊P型拼一塊，二者的交界處會形成一個極薄的電荷層，我們叫它“PN結(jié)”。

形成過程與原理：我們都知道，不論是氣體還是液體，濃度高的會向濃度低的擴散。在這里也一樣，N型和P型，它們的多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都的濃度對應(yīng)相反，二者之間相互擴散。P區(qū)的空穴多，向N區(qū)擴散，結(jié)果與N區(qū)的電子復(fù)合，導(dǎo)致P區(qū)留下了不能移動的負離子薄層；同理，N區(qū)的電子多，向P區(qū)擴散，與P區(qū)的空穴復(fù)合，導(dǎo)致N區(qū)留下了不能移動的正離子薄層。這樣，兩側(cè)的薄層極性相反，又不能移動，那么便形成了電荷區(qū)。

這個空間電荷區(qū)，我們叫它“內(nèi)電場”。

但是啊，我們說，這個電場是多子擴散形成的，那么少子呢？相反，內(nèi)電場會讓P、N區(qū)的少數(shù)載流子做定向移動，又叫“漂移運動”，引起的電流叫“漂移電流”。這樣的少子的移動會補充對方所失去的，內(nèi)電場有所減弱，最終達到一種動態(tài)平衡。

至此，PN結(jié)形成。

這個時候，內(nèi)電場有幾個名字，阻止多子擴散，叫它“阻擋層”；幾乎沒有載流子，叫它“耗盡層”。

不一樣的材料，內(nèi)電場電壓也不相同。硅：E=0.6~0.8V；鍺：E=0.1~0.3V。