半导体与PN结

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半导体与PN结

1.摘要

2.半导体

2.1.什么是半导体

半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指一种导电性可控，范围从绝缘体到导体之间的材料。

2.2.本征半导体

1.什么是本证半导体

本征半导体（intrinsic semiconductor）是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体，一般是指其导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。典型的本征半导体有硅(Si)、锗(Ge)及砷化镓(GaAs)等

2.本证半导体结构

硅(Si)、锗(Ge)原子等材料有四个价键也就是四个电子，硅与其他的原子之间会形成四个共价键。
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2.3.什么是载流子

1.本证激发

本征半导体之所以能导电是由于粒子的热运动形成的本证激发
当某个电子逃离了共价键的束缚，就会成为一个自由电子。共价键失去电子的位置就会出现一个空穴。
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2.本征半导体的两种载流子

  • 自由电子可以导电，因此自由电子是一种载流子。电子带负电
  • 当出现了空穴会造成其他共价键的电子向空穴移动，依次不断的由电子填补空穴形就会具有导电能力，因此空穴也是载流子。空穴带正电

3.复合运动

在本证激发运动中，自由电子在自由运动过程中如果进入了空穴就会重新形成一个共价键的价电子，这个运动就是复合运动。

2.3.杂质半导体

1.什么是杂质半导体

在本证半导体中参入少量的杂质元素

2.N型杂质半导体

在本征半导体中参入少量的五价磷元素，五价的磷元素只用了四价的电子就和本征半导体组成了共价键，多出来的一个自由电子就提高了载流子浓度，提高了导电性。

  • 自由电子是多数载流子称为多子，空穴是少数载流子称为少子。
  • 自由电子是带负电的因此称为N型半导体（negative）

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3.P型半导体

在本征半导体中参入少量的三价硼元素，就会多出一个空穴。

  • 自由电子是少数载流子，空穴是多数载流子
  • 空穴是带正电的，因此称为P型半导体（Positive）

3.PN结

为什么要先提纯制作本征半导体，然后在参入杂质制作N和P型半导体？目的是为了制作PN结。

3.1.PN结形成

1.扩散运动形成PN结

将P和N型半导体放在一起，就会形成从高浓度向低浓度扩算运动。N区电子会向P区运动，P区空穴会向N区运动。

在PN半导体中间的载流子耗尽就会形成一个中间电荷区也称为耗尽层，此区域称为PN结。

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2.PN结单向导电性

正向导通，反向截止。

3.PN结的伏安特性

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