半导体有关概念 PN结的单向导电性 半导体的导电特性

一、半导体有关概念

1、半导体

半导体是导电能力介于导体与绝缘体之间的一种物体。它内部运载电荷的粒子有电子载流子(带负电荷的自由电子)和空穴载流子(带正电荷的空穴)。硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。

2、晶体

凡是原子按照一定规律、连续整齐地排列着的物体称为晶体。半导体一般都具有这种结构，所以半导体也被称为晶体。

3、本征半导体

本征半导体是完全纯净的(不含任何其它元素)、具有晶体结构的半导体。本征半导体内部电子和空穴的数量在任何情况下总是相等的。如锗单晶、硅单晶就是本征半导体。

4、半导体掺杂

掺杂是指在本征半导体中掺进一定类型和数量的其它元素，掺进去的其它元素为杂质。掺杂的目的是改善半导体的导电能力，亦即掺杂后，使半导体在原有的“电子-空穴对”的基础上，增加大量的电子或空穴。

5、N型半导体

如果给本征半导体掺进某种微量的杂质后，使它获得大量电子，则掺有这种杂质的导体就称“电子型半导体”或“N型半导体”。在N型半导体中，除“电子-空穴对”提供的载流子外。主要的、大量的是电子载流子。因此，电子称为多数载流子，而空穴则称少数载流子。

6、P型半导体

如果本征半导体掺杂后能获得大量空穴，则这种半导体就称“空穴型半导体”或“P型半导体”。在P型半导体中，除“电子-空穴对”提供的载流子外，主要的、大量的是空穴载流子，所以空穴称多数载流子，而电子则称少数载流子。

7、PN结

将P型半导体和N型半导体用特殊工艺结合在一起时，由于P型半导体中的空穴多，N型半导体中的电子多，在交界面上，多数载流子就要分别向对方扩散，在交界处的两侧形成带电荷的薄层，称为空间电荷区，又称为PN结。

二、PN结的单向导电性

1、 PN结空间电荷区的一边带正电，另一边带负电,产生了PN结的内电场，其方向为N区的正电荷区指向P区的负电荷区，阻碍了P区空穴进一步向N区扩散和N区电子向P区继续扩散。

2、 如果把PN结的P区接电源正端，N区接电源负端，如上图(a)，外加电场方向与内电场相反，并且外电场很强，这样，在外电场作用下，两侧的多数载流子不断越过PN结，形成正向电流。这种接法称为 PN结的正向连接。PN结对正向电流的阻碍作用很小，电流容易通过。相反，如果把外电压反接，如上图(b)，则外电场方向与PN结内电场的方向一致，因而加强了对多数载流子的阻挡作用，使得PN结中流过的电流极小，这一电流又称为反向漏电流。PN结加反向电压时对电流的阻作用，从外部看，反映出PN结的反向电阻很大，这就是半导体PN结具有单向导电性的基本原理。

三、半导体的导电特性

1、 在纯净的半导体内部、电子载流子(简称电子)和空穴载流子(简称空穴)是成对地存在的，称“电子-空穴对”外电场作用下，空穴沿电场方向移动，电子逆电场方向动。

2、 半导体内部的“电子-空穴对”会随温度升高或受光照而增多，使导电能力增强。

3、 绝对零度时，“电子-空穴对”消失，半导体失去导电能力，相当于绝缘体。

4、 半导体的导电能力会因含有其它某种元素而增强。