§4-1半導(dǎo)體的基本知識§4-1半導(dǎo)體的基本知識一、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，每一個原子與相鄰的四個原子結(jié)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(jié)合在一起，構(gòu)成共價鍵結(jié)構(gòu)。共價鍵具有較強(qiáng)的結(jié)合力，束縛著價電子。當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)體中自由電子和空穴將作定向運(yùn)動，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)體的基本知識圖4-1形成空穴示意圖§4-1半導(dǎo)體的基本知識（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（1）PN結(jié)的形成當(dāng)通過一定的生產(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，即擴(kuò)散運(yùn)動。這樣，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體交界面的兩側(cè)就形成了一個空間電荷區(qū)，這個空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。正負(fù)空間電荷在交界面兩側(cè)形成了一個電場，稱為內(nèi)電場，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)體的基本知識圖4-2PN結(jié)的形成§4-1半導(dǎo)體的基本知識圖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，外電場與PN結(jié)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(kuò)散運(yùn)動增強(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。喈?dāng)于開關(guān)閉合，此時，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，外電場與PN結(jié)內(nèi)電場的方向一致，使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場增強(qiáng)，使擴(kuò)散運(yùn)動難以進(jìn)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(dāng)于開關(guān)斷開，稱為PN結(jié)反向截止。此時，稱之為PN結(jié)反向偏置?！?-