一 半导体的基础知识

一、半导体的特点

（1）半导体的电阻率对温度的反应很灵敏，其电阻率随温度的上升而明显下降。

（2）半导体对光的反应也很灵敏，它的电阻率因光照的不同会发生改变，光照越强，电阻率越低，导电能力越强。

（3）半导体的电阻率与其所含杂质的浓度有很大关系，这一点与导体及绝缘体截然不同。

二、半导体的分类

1.本征半导体

把半导体材料硅（Si）或锗（Ge）等提炼成单晶体，经提炼后成为单晶体的硅和锗内部原子按一定规律整齐地排列，每个原子之间的距离很小并且相等，这种非常纯净不含任何杂质且晶体结构排列整齐的半导体称为本征半导体。

  

图6-1 半导体的原子结构示意图

2.杂质半导体

1)P型半导体

在硅（或锗）单晶体内掺入微量的三价元素如硼（B）或铝（Al）等，由于硼原子最外层轨道上只有3个价电子，分别和相邻的3个硅原子形成共价键后，还留下一个空穴缺少电子填补，成为一种不稳定的结构，硼原子很容易从邻近的共价键中夺取一个电子，形成一个带负电的离子，而在失去电子的共价键中形成一个空穴，这种半导体就称为P型半导体。

2）N型半导体

在硅（或锗）晶体内掺入微量的五价元素如磷（P）或砷（As）等，由于磷原子最外层轨道上有5个价电子，其中4个价电子和周围的硅原子形成共价键，还多余出一个价电子，这个价电子受磷原子的束缚很弱，很容易受热激发获得能量摆脱磷原子核对它的束缚而成为自由电子。每个磷原子都能提供一个自由电子，成为一个带正电离子，磷元素越多，形成的自由电子越多，且磷原子固定在晶格中不能移动，不可能有电子来弥补它，所以也不能产生空穴。这种半导体内电子的数量远远超出空穴的数量，被称为N型半导体，主要靠自由电子导电，自由电子是传递电流的主要带电粒子，称为多数载流子，空穴称为少数载流子。

3.PN结的形成与特性

图6-7 PN结的形成

在PN结两端外加不同极性的电压，将破坏原来的平衡状态，呈现单向导电性。

（1）PN结外加正向电压。

（2）PN结外加反向电压。