什么是本征半导体与PN结？

***#半导体#***

特点：导电能力介于导体和绝缘体。

特性：

（1）光敏特性：光照可以改变半导体的导电能力；

（2）热敏特性：温度的变化可以改变半导体的导电能力；

（3）掺杂特性：纯净的半导体里，掺入少量特定的杂质元素，来改变半导体的导电性。

单晶体：半导体材料的原子按结晶方式规则地排列，形成的半导体晶体；

多晶体：原子排列不规则，形成的半导体晶体。

本征半导体：高度提纯，结构完整的半导体晶体。

常用的半导体材料就是硅（Si）和锗（Ge）。它们两个最外层电子都是4个电子，又叫做“价电子”。我们之后讨论的都是用硅和锗制作成的本征半导体。

本征半导体的两种载流子：自由电子和空穴。

***#自由电子和空穴#***

自由电子：当得到一定的能量（比如：热量、光照等），少量的价电子就会摆脱束缚跑出来，成为自由移动的电子。当外加电场时，带负电的自由电子逆向移动，形成电流。

空穴：价电子跑出来就会在共价键那留下一个空位，当外加电场时，它的邻居会前来补充，这样循环往复，从而形成电流。

需要注意的是，虽然都是电子移动，但是空穴你可以认为是正电荷空位在向前移。

所以：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴。

它们成对出现，又被叫做“电子空穴对”，二者电荷量相等，极性相反，所以本征半导体显电中性。

温度的升高，自由电子和空穴的浓度都会显著增加，每升高8°，硅的载流子浓度差不多增大一倍。

***#杂质半导体：N形半导体、P形半导体#***

N型半导体：在原有基础上掺入微量的五价元素，比如P（磷）或者As（砷）。

五价元素和四价元素电子对配对，肯定多出来一个电子没地放，所以就成多余的自由电子了，这样一来，N形杂质半导体的自由电子就比空穴多。

P型半导体：掺入微量的三价元素，比如B（硼）或者In（铟）。

同理，也是电子对配对时，就离谱，确立一个电子还能再配一对，这样，空穴就多了，自由电子要少。

总结一下：

N型：多数载流子（自由电子），少数载流子（空穴）；

P型：多数载流子（空穴），少数载流子（自由电子）。

注意：虽然N、P型半导体是掺入的杂质元素，但是依旧保持电中性。

***#PN结#***

PN结：把一块N型和一块P型拼一块，二者的交界处会形成一个极薄的电荷层，我们叫它“PN结”。

形成过程与原理：我们都知道，不论是气体还是液体，浓度高的会向浓度低的扩散。在这里也一样，N型和P型，它们的多数载流子和少数载流子都的浓度对应相反，二者之间相互扩散。P区的空穴多，向N区扩散，结果与N区的电子复合，导致P区留下了不能移动的负离子薄层；同理，N区的电子多，向P区扩散，与P区的空穴复合，导致N区留下了不能移动的正离子薄层。这样，两侧的薄层极性相反，又不能移动，那么便形成了电荷区。

这个空间电荷区，我们叫它“内电场”。

但是啊，我们说，这个电场是多子扩散形成的，那么少子呢？相反，内电场会让P、N区的少数载流子做定向移动，又叫“漂移运动”，引起的电流叫“漂移电流”。这样的少子的移动会补充对方所失去的，内电场有所减弱，最终达到一种动态平衡。

至此，PN结形成。

这个时候，内电场有几个名字，阻止多子扩散，叫它“阻挡层”；几乎没有载流子，叫它“耗尽层”。

不一样的材料，内电场电压也不相同。硅：E=0.6~0.8V；锗：E=0.1~0.3V。