半导体基础知识入门

问题描述

精选答案

半导体是构成电子电路的基本元件，经过不同的工艺加工之后，半导体会表现除不同的特征，在此主要介绍半导体、本征半导体、杂质半导体、PN结。

1.半导体

绝缘体和导体是我们很熟悉的东西。半导体则是导电性能上面低于导体高于绝缘体的这么一个东东。本质上物质的导电性能决定于原子结构，原子最外层电子极易与挣脱原子核的束缚成为自由电子（导体），最外层电子很难挣脱束缚（绝缘体），处在二者之间的即为半导体。

2.本征半导体

经过一定的工艺将半导体做成原子结构很规整的结构就是本征半导体了。这种排列整齐的原子结构中，每个原子核外层都围绕着的电子。原子与原子之间也是有规整的相互紧挨着。原子之间就出现了共用电子，这种的共同电子称为共价键。

如果这种共价键挣脱了束缚，变成了自由电子。那么原来的k共价键的位置就是空的了，称为空穴。自由电子是带电的，与此同时最初的原子结构是原子核和核外电子相互制衡的，现在共价键挣脱了束缚，相互制衡的状态就被打破了，所以空穴也是带电的。

如果在本征半导体两端加一个电厂，自由电子将会按照一个定向的方向移动，而在这个方向上的空穴，会被移动过来的自由电子填充，如果以自由电子当作参考点，相对的看，也可以认为空穴按照相反的方向运动。y自由电子和空穴带的电荷极性是相反的，所以，本征半导体中的电流是两个电流之和。

3.杂质半导体

在本征半导体中参入杂质就变成了杂质半导体。参入的杂质的不同，半导体就被分为N型半导体和P型半导体。

以硅材料的半导体为例。硅原子本质是四价元素，如果参入了五价元素就变成了N型半导体，参入三价元素就变成了P型半导体。N型半导体，由于参入的是五价元素，也就是一个原子核的外边有五个电子。硅原子的核外电子只有四个，相比于硅元素，多出来一个电子。那么自由电子就是多数N型半导体的多数载流子。同样的P型半导体参入的是三价元素，相比于硅元素少一个电子，y也就是多一个空穴。那么P型半导体的多数载流子就是空穴。

无论是P型半导体还是N型半导体，导电性能都相比于过去变强了。

4.PN结

如果通过特殊工艺，将一个硅片一半做成P型半导体，另一半做成N型半导体。那么P型半导体和N型半导体交界面就是PN结了。

上面有讲到什么来着，N型半导体是通过往本征半导体中参入五价元素形成的，P型半导体是通过往本征半导体中参入三价元素形成的。也就是说N型半导体多了很多自由电子（多数载流子），P型半导体多了很多空穴（多数载流子）。那么此时，一半硅片上面多出来很多自由电子，一半硅片上面多出来很多空穴。物质总是从浓度高的地方向浓度低的地方运动（扩散运动）。N区自由电子必然会

往P区扩散，相对的P区的空穴也会往N区扩散，经过扩散作用导致空穴与自由电子相互复合，所以交界面附近多数载流子的浓度就会下降。经过长时间的

扩散运动，PN结会达到动态平衡，但是如果在PN结两端加上电压，这种平衡就会被破坏，外加电压的机型不同，PN结表现出截然不同的导电性（原因，P

N区多数载流子分别是不同的，如果电压加反了，本身就缺少的东东，还要往另一个方送，另一方恰恰最不缺的就是这个东东，动动脑筋）。所以PN结呈现单向导电性。