半导体的基本知识

一、半导体

物体视其导电能力的不同分为导体、半导体、绝缘体。
导电能力介于导体和绝缘体之间，且随外界条件而显著变化的物体称之为半导体。

二、半导体的特性——三个特性

光敏特性； 热敏特性； 杂敏特性（最突出的特点）

三、三种半导体

(一）本征半导体：非常纯净不含杂质的半导体

当受到光照或加热时，共价键中少数电子获得足够的能量跳出共价键成为自由电子，由光或热激发的电子与空穴成对产生。电子带负电，空穴带正电，由于它们都是携带电荷带的粒子，又简称为载流子。电子、空穴对又会复合而消失，本征半导体中载流子数量很少，导电能力差，不能直接用作半导体器件。

本征半导体结构

（二）N型半导体：在本征半导体中加入微量的５价元素

自由电子成为多数载流子，即多子；空穴是少数载流子，即少子。

硅中掺磷形成N型半导体

三）P型半导体：在本征半导体中加入微量的３价元素

空穴成为多数载流子，即多子；自由电子为少数载流子，即少子。

硅中掺硼形成P型半导体

注意，Ｎ型和Ｐ型半导体，都不是带电体，对外不显电性。

四、ＰＮ结

在一块完整的本征半导体上，采用掺杂工艺使一边为N型半导体，一边为P型半导体，在交界面上形成一个特殊的带电薄层，称之为PN结。

扩散运动

（一）PN结的形成：

P型半导体多子为空穴，少子为电子；N型半导体多子为电子，少子为空穴。由于存在载流子的浓度差将发生扩散运动→在交界面正负离子积累而形成很薄的空间电荷区（又称耗尽层）→空间电荷区产生内电场，方向由N指向P。内电场有利于少子向对方运动，这种在电场力的作用下载流子的定向运动称为漂移运动，当扩散运动和漂移运动达到动态平衡，就形成了PN结。

PN结的形成

（二）PN结的导电特性

1、P端接电源的正极，N端接电源的负极称为PN结正偏，回路中形成由扩散运动产生的正向电流，数值随外加电压升高而迅速增大，灯泡会亮。PN结如同开关合上，呈现很小的电阻，称为导通状态。

PN结正偏

2、P端接电源的负极，N端接电源的正极称为PN结反偏，少子的漂移运动形成很小的反向电流，此时灯泡灭。如同开关打开，结电阻很大， PN结处于截止状态。当反向电压加大到一定程度，PN结会发生击穿而损坏。

PN结反偏

结论：PN结具有单向导电的特性

（三）PN结的电容

PN结在正偏时形成扩散电容，反偏时形成势垒电容。容量很小，在PF数量级。