本征半导体、杂质半导体和PN结原理分析文章目录本征半导体、杂质半导体和PN结原理分析1 .本征半导体介绍2 .杂质半导体2.1. N型半导体2.1.1 .思考：为什么不能掺杂硫这样的原子？ 2.2. P型半导体3. PN结原理
1 .本征半导体介绍
本征半导体是一种完全纯、结构完整的半导体晶体，主要代表硅、锗两种元素的单晶结构是常见的。 以硅为例，看看本征半导体的内部结构：
可见，两个硅原子之间形成了共价键。 温度升高时，共价键内的电子可能摆脱共价键的束缚，成为自由电子。 于是，其导电性发生变化。 现在请看下图：
价电子变成自由电子后，该电子原本所在的地方就会变空，形成一个空穴。 空穴的产生会吸引附近共价键中的价电子，一旦摆脱共价键的束缚，容易填满空穴的位置，新电子的原来位置就会变空，形成一个空穴。 这样，空穴在与电子相反的方向上起作用，因此空穴可以视为携带正电荷的载流子。 因此…
空穴和电子的运动同时参与导电，因此空穴-电子对的多少决定了其导电性能
但是，本征半导体的导电性非常差，即使温度高，导电性也很差，所以辛苦精制，制作本征半导体到底是为了什么呢？
答案是：实现半导体导电类型，导电能力的可控
2 .杂质半导体2.1. N型半导体如果在纯硅中混入5价元素的磷(或者锑、砷)，置换晶格中的硅的位置，则形成n型半导体
磷原子的价电子数是5，比硅多一个，所以多出来的一个电子不受共价键的束缚，只要得到少量的能量就变成自由电子，所以很明显，在n型半导体中自由电子的浓度大于空穴的浓度，自由电子被称为隐形帅哥，空穴是少子
2.1.1 .思考：为什么不能混合硫这样的原子呢？ 我认为磷原子多提供了一个电子。 那如果我掺杂的原子是硫原子，如果能提供两个电子，不就更好了吗？
但答案是否定的。 说明的方法必须结合前面博文乐队的理论
关于能带理论的说明，请参照用能带理论说明导体、半导体、绝缘体
由计算可知，掺杂的原子为磷、锑、砷等元素时，施主原子的能级与导带底部非常接近，升高温度时，每个施主原子产生的1个电子被导带激发，而掺杂s时，能量为
2.2. P型半导体的原理与n型半导体相似。 (p型半导体的少子是电子，看不见的帅哥是空穴)这里省略说明
3. PN结的原理是，用照片一步步分析一下n型半导体和p型半导体的相遇中发生了什么
阶段1 ) p型半导体和n型半导体两者的相遇
这张照片是p型半导体和n型半导体刚刚相遇的照片。 如果将p区域的空穴、n区域的电子都视为气体，则可知两种气体相互混合时，首先在相遇时扩散，从高浓度扩散到低浓度。 同样，可知由于n区域的空穴浓度低，所以p区域的空穴向n区域扩散，如果p区域的电子浓度低，则n区域的电子向p区域扩散
该浓度差引起的载体运动称为施主原子，注意：所以，问题的关键不在于施主原子提供的电子多少，而是在于施主原子的能级的位置
产生的相应电流为扩散运动，扩散只会发生在交界处附近，因为非交界处空穴或电子的浓度没有什么差别
在radhb阶段和wsdbq阶段之间建立了许多障碍
部分扩散的空穴和电子相遇后，复合，留下不能移动的正负离子
这些不可移动的正负离子形成从n区向p区的内部电场，阻碍看不见的帅哥扩散运动，就像屏障一样(扩散电流) )。
现在，我们想关注沉默的少儿隐形运动鞋。 p区少子：电子，谁也不在乎它在p区是怎么工作的吧。 它以散步为目的行走，进入内部电场，接近边界线时，很快被——的内部电场直接吸引。 这方向是由P区指向N区
注意：扩散运动并没有停止
第三阶段：快乐结局——平衡
在内电场作用下少子的运动称为漂移运动
让我总结一下刚才发生了什么：
当p型半导体和n型半导体相遇时，p区域空穴和n区域的电子开始分别向相反侧扩散，产生扩散
散电流由于扩散运动，电子与空穴复合，暴露了杂质离子上的电荷，而形成内电场（方向由N到P）产生的内电场阻碍了隐形的帅哥的扩散而促进了少子的漂移当扩散运动和漂移运动达到动态平衡时（即每扩散一个空穴，就有一个空穴被吸引回来，电子同理）好啦，这就是PN结的故事了，在下一篇博文中，我将和大家一起探讨这个神奇的装置有什么特殊的性质以及我们能用它来干什么