§4-1半導體的基本知識§4-1半導體的基本知識一、半導體的導電特性半導體是指導電能力介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)。

（一）本征半導體完全純凈的、具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。在本征半導體的晶體結構中，每一個原子與相鄰的四個原子結合。每一個原子的一個價電子與另一個原子的一個價電子組成一個電子對。這對價電子是兩個相鄰原子所共有的，它們把相鄰的原子結合在一起，構成共價鍵結構。共價鍵具有較強的結合力，束縛著價電子。當價電子獲得外界能量（如溫度、光照或輻射等），某些價電子就會掙脫原子核的束縛而成為自由電子（又稱電子載流子）。在§4-1半導體的基本知識電子掙脫共價健的束縛成為自由電子后，共價鍵中就會留下一個空位，稱為空穴，如圖4-1所示。自由電子和空穴都稱為載流子。在電場作用下，半導體中自由電子和空穴將作定向運動，參與導電，分別形成電子電流和空穴電流。在半導體中，同時存在著電子導電和空穴導電，這是半導體導電方式的最大特點，也是半導體和金屬導電原理上的本質(zhì)差別。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復合達到動態(tài)平衡。溫度愈高，載流子數(shù)目愈多，導電性能也就愈好，但因常溫下本征半導體中的自由電子和空穴濃度很低，因此導電能力很弱?！?-1半導體的基本知識圖4-1形成空穴示意圖§4-1半導體的基本知識（二）雜質(zhì)半導體N型半導體和P型半導體為了提高半導體的導電能力，可在本征半導體中摻入微量雜質(zhì)元素，摻雜后的半導體稱為雜質(zhì)半導體。按摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導體可分為兩大類?！镫s質(zhì)半導體中電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，導電以電子為主，故稱為電子半導體或N型半導體?！镌诎雽w中有大量空穴載流子，這種雜質(zhì)半導體中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，導電以空穴為主，故稱為空穴半導體或P型半導體。§4-1半導體的基本知識（1）PN結的形成當通過一定的生產(chǎn)工藝，將P型半導體和N型半導體緊密結合在一起，如圖4-2所示。則在P型和N型半導體交界處，由于空穴和電子濃度差引起載流子運動，即擴散運動。這樣，在P型半導體和N型半導體交界面的兩側就形成了一個空間電荷區(qū)，這個空間電荷區(qū)就是PN結。正負空間電荷在交界面兩側形成了一個電場，稱為內(nèi)電場，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負電的P區(qū)。二、PN結及其單向?qū)щ娦浴?-1半導體的基本知識圖4-2PN結的形成§4-1半導體的基本知識圖4-3PN結的單向?qū)щ娦裕?）PN結的單向?qū)щ娦訮N結加上如圖4-3a所示正偏電壓，即P端為正，N端為負。此時，外電場與PN結內(nèi)電場方向相反，削弱了內(nèi)電場，使空間電荷區(qū)變窄，擴散運動增強，形成了較大的正向電流（擴散電流）。PN結正向?qū)?，其正向?qū)娮韬苄。喈斢陂_關閉合，此時，稱之為PN結正向偏置。相反，如果給PN結外加反偏電壓，即P端為負，N端為正，如圖4-3b所示。這時，外電場與PN結內(nèi)電場的方向一致，使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場增強，使擴散運動難以進行。少數(shù)載流子在電場作用下移動，形成極少量的反向電流。反映出其反向電阻很大，相當于開關斷開，稱為PN結反向截止。此時，稱之為PN結反向偏置?！?-