半導體材料：半導體是導電能力介于半導體和絕緣體之間的一類物質。如矽、鍺、碳化矽和氮化镓等。電阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm範圍内。

半導體結構：

電子器件中大都使用矽和鍺，具有晶體結構。晶體結構的意思就是能找到一個基本結構單元，整個物質都是按照整個基本結構單元排開的，譬如中學學的金剛石的結構。下圖是矽晶體的基本結構單元。矽是正4價元素，每個矽原子間是2個電子組成的共價鍵連接。

矽晶體基本結構圖

本征半導體：

本征半導體是一種完全純淨的、結構完整的半導體晶體。在電子應用中，電導率(電阻率的倒數)是半導體的重要物理特性，而電導率與材料的單位體積中所含的電荷載流子(能夠自由運動并産生電流的物質)的數目呈正相關。

本征半導體晶體共價鍵通常情況下是穩定的，沒有自由移動的電子，但是當溫度、光照、磁場強度達到一定強度就會使得共價鍵的電子掙脫束縛，成為自由電子。這一現象稱為本征激發。這就可以解釋半導體器件特性為什麼會受到環境參數的影響了。

參雜半導體：

若在本征半導體中摻入微量的雜質，其導電性能便會發生很大的變化。根據摻入雜質的不同，可以把摻雜半導體分為P（Positive）型和N（Negative）型。P型的意思就是半導體的多數載流子帶正電，N型反之。

具體可以這麼去理解，若在4價的矽中摻入3價的硼，硼跟矽組成的共價鍵便會少一個電子，相當于空了一個位置出來，那麼少量自由電子在大量的空穴上穿梭，反過來可以看成是大量的空穴在移動，那就呈現正電特性（P型，實際半導體整體還是中性的）。若在4價的矽中摻入5價的磷，共價鍵組合完後還多一個電子，那麼就是大量自由電子在少量空穴中穿梭，那就呈現負電特性（N型，實際半導體整體還是中性的）。下圖是簡化模型。

摻雜半導體導電簡化模型圖

PN結的形成：

想象一下，如果将上面模型圖中的P型半導體和N型半導體合并，那麼在交界處，就會存在自由電子的濃度差，有濃度差便會産生擴散現象，即N區的自由電子向P區擴散來填補P區的空穴，這就導緻N型和P型半導體失去了電中性，N型半導體失去電子帶正電，P區得到電子帶負電，這樣就形成了電場，電場由高電勢指向低電勢，那麼電場方向就是由N區指向P區。這個叫内電場。

那麼再深入的想一下，随着擴散現象的持續，這個内電場不斷加強，電場由N指向P，電子由N擴散到P，電子的運動方向居然與電場方向相同！這說明每擴散一顆電子過去就會加強電場阻止擴散的發生，但又因為少量電子漂移（電場力讓P區的電子又往N區跑）現象的存在，當漂移等于擴散時會達到一個動态平衡。這個最終平衡下來的電荷區就是PN結了。

PN結單向導電性：

想讓PN結導通，本質上來說就是要讓大量電子在PN結間穿梭，已知自由電子都在N區，那就是需要加強擴散，而内電場是阻止電子擴散的，那麼隻需要破壞了這個内電場就能夠導通了，内電場是由N指向P的，隻需要在外部施加一個P指向N的電場就能破壞内電場平衡，順便的，這裡就解釋為什麼二極管有一個0.7V的正向導通死區電壓了。

那麼反過來，如果在外部施加一個由N區指向P區的電壓，這就加強了内電場，使得擴散進一步的減少，加強了漂移，而漂移的電子非常少，畢竟P區空穴是多數載流子，我想這就是二極管的反向漏電流了。

PN結單反向擊穿：

接着上面說，在反向施壓的情況下，PN結不導通，如果電壓一直增加，内電場一直被加強會有什麼現象呢？内電場被加強，擴散較少，漂移增加，電子漂移的速度也增加，這就會導緻電子被加速到一定程度後撞擊共價鍵，在強電場和強撞擊下，共價鍵被破壞，破壞了共價鍵就會産生更多的自由電子，并且撞擊會産生熱量（二極管反向擊穿發燙的原因之一），熱又會加強本征激發，結果就是擊穿後電流突增，PN結發熱，長時間會燒毀PN結。

PN結電容效應：

PN結的電容效應對高頻信号的影響很大，根據電容的定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值,叫電容器的電容，即C=Q/U。在PN結兩塊平闆間有電壓和電荷的變化，這便決定着PN結的電容。所以高速二極管的PN結都是比較薄的，這樣内電場的建立和破壞就很快，就會有很快的開關速度，但是往往不能過大電流和承受高電壓。

半導體器件：

二極管、三極管、MO管、晶閘管。都是由PN結構成的，掌握PN結的基本原理，就很容易理解其他半導體器件的特性。

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