§4-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)§4-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)一、半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。

（一）本征半導(dǎo)體完全純凈的、具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)原子與相鄰的四個(gè)原子結(jié)合。每一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子與另一個(gè)原子的一個(gè)價(jià)電子組成一個(gè)電子對(duì)。這對(duì)價(jià)電子是兩個(gè)相鄰原子所共有的，它們把相鄰的原子結(jié)合在一起，構(gòu)成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵具有較強(qiáng)的結(jié)合力，束縛著價(jià)電子。當(dāng)價(jià)電子獲得外界能量（如溫度、光照或輻射等），某些價(jià)電子就會(huì)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(dǎo)體的基本知識(shí)電子掙脫共價(jià)健的束縛成為自由電子后，共價(jià)鍵中就會(huì)留下一個(gè)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(chǎng)作用下，半導(dǎo)體中自由電子和空穴將作定向運(yùn)動(dòng)，參與導(dǎo)電，分別形成電子電流和空穴電流。在半導(dǎo)體中，同時(shí)存在著電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電方式的最大特點(diǎn)，也是半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)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(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。溫度愈高，載流子數(shù)目愈多，導(dǎo)電性能也就愈好，但因常溫下本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴濃度很低，因此導(dǎo)電能力很弱?！?-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)圖4-1形成空穴示意圖§4-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)（二）雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，可在本征半導(dǎo)體中摻入微量雜質(zhì)元素，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。按摻入的雜質(zhì)不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為兩大類?！镫s質(zhì)半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，導(dǎo)電以電子為主，故稱為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體?！镌诎雽?dǎo)體中有大量空穴載流子，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，導(dǎo)電以空穴為主，故稱為空穴半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體?！?-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)（1）PN結(jié)的形成當(dāng)通過(guò)一定的生產(chǎn)工藝，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密結(jié)合在一起，如圖4-2所示。則在P型和N型半導(dǎo)體交界處，由于空穴和電子濃度差引起載流子運(yùn)動(dòng)，即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。這樣，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體交界面的兩側(cè)就形成了一個(gè)空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。正負(fù)空間電荷在交界面兩側(cè)形成了一個(gè)電場(chǎng)，稱為內(nèi)電場(chǎng)，其方向從帶正電的N區(qū)指向帶負(fù)電的P區(qū)。二、PN結(jié)及其單向?qū)щ娦浴?-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)圖4-2PN結(jié)的形成§4-1半導(dǎo)體的基本知識(shí)圖4-3PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕?）PN結(jié)的單向?qū)щ娦訮N結(jié)加上如圖4-3a所示正偏電壓，即P端為正，N端為負(fù)。此時(shí)，外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)，使空間電荷區(qū)變窄，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，形成了較大的正向電流（擴(kuò)散電流）。PN結(jié)正向?qū)?，其正向?qū)娮韬苄?，相?dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)，稱之為PN結(jié)正向偏置。相反，如果給PN結(jié)外加反偏電壓，即P端為負(fù)，N端為正，如圖4-3b所示。這時(shí)，外電場(chǎng)與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的方向一致，使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng)，使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)難以進(jìn)行。少數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)，形成極少量的反向電流。反映出其反向電阻很大，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，稱為PN結(jié)反向截止。此時(shí)，稱之為PN結(jié)反向偏置?！?-