模電：半導(dǎo)體和PN結(jié)

半導(dǎo)體（semi-conductor）刀森，是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料踱启。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺研底、砷化鎵等埠偿，而硅是在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力的一種。

• 本征半導(dǎo)體
  純凈不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體飘哨，稱(chēng)為本征半導(dǎo)體胚想。
  以硅晶體結(jié)構(gòu)為例：
  
  硅晶體4個(gè)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)
  
  硅是+4價(jià)原子，外部有4個(gè)電子芽隆。硅晶體內(nèi)部浊服，每?jī)蓚€(gè)硅原子之間都有2個(gè)電子組成共價(jià)鍵。
  　
  我們知道胚吁，水流是由水的移動(dòng)形成的牙躺，水分子是水流的載流子；同樣腕扶，帶電荷的可移動(dòng)粒子是電流的載流子孽拷。由于受到共價(jià)鍵的束縛，原子核（帶正電荷）和電子（帶負(fù)電荷）都不可移動(dòng)的半抱，所以硅的導(dǎo)電性能比較差脓恕。
  　
  硅晶體的共價(jià)鍵并不是非常堅(jiān)固膜宋，由于受到熱、光等能量的激發(fā)作用炼幔，部分電子獲得足夠的能量秋茫，可以擺脫共價(jià)鍵的束縛，帶負(fù)電荷的電子便可以移動(dòng)了乃秀，支持了電流的形成肛著。這個(gè)電子離開(kāi)原子后，共價(jià)鍵就少了一個(gè)電子跺讯，留下一個(gè)空位置（我們稱(chēng)為空穴）枢贿，該原子失去電子的同時(shí)，變成了帶正電荷的離子刀脏。因?yàn)檫@種帶正電荷的離子都有一個(gè)空穴局荚，我們不如將空穴視為帶正電荷的“粒子”（實(shí)際上空穴不是粒子，但是原子有空穴火本，就代表此處帶正電）危队。
  　
  這種由于熱激發(fā)產(chǎn)生了一對(duì)“自由電子”和“空穴”的過(guò)程，稱(chēng)為钙畔。自由電子帶負(fù)電荷茫陆，空穴代表正電荷。自由電子和空穴都是半導(dǎo)體的載流子擎析。
  同理簿盅，自由電子和空穴也可以復(fù)合，復(fù)合后一對(duì)自由電子揍魂、空穴消失桨醋，同時(shí)釋放能量。

常溫下现斋，本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子非常少喜最，導(dǎo)電性很差，介于絕緣和導(dǎo)體之間庄蹋，所以稱(chēng)其為半導(dǎo)體瞬内。

• 雜質(zhì)半導(dǎo)體
  摻入雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。
  由于本征導(dǎo)電性能差限书，如果參入+5價(jià)或者+3價(jià)的原子虫蝶，可以大大提高其導(dǎo)電性能。
  比如倦西，摻入+5價(jià)的磷原子后能真，磷的4個(gè)電子和周?chē)?個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，還剩有1個(gè)電子，由于不受共價(jià)鍵束縛可以自由移動(dòng)粉铐，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體稱(chēng)為N型半導(dǎo)體疼约。N代表負(fù)極性Negetive，由于引入了1個(gè)自由電子秦躯，所以稱(chēng)為N型半導(dǎo)體忆谓。
  同理裆装，摻入+3價(jià)的硼原子后踱承，硼的3個(gè)電子和周?chē)?個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵的話(huà)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)空穴哨免，這種雜質(zhì)半導(dǎo)體稱(chēng)為P型半導(dǎo)體茎活。P代表正極性Positive。
  

• PN結(jié)
  將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體放在一起后琢唾，在它們的接觸面會(huì)形成PN結(jié)载荔。
  PN結(jié)最顯著的特點(diǎn)是：電流單向?qū)ā?/p>

我們都在初中物理中都學(xué)過(guò)擴(kuò)散原理。由于濃度不均勻而產(chǎn)生的粒子定向運(yùn)動(dòng)采桃，叫做擴(kuò)散懒熙。
當(dāng)把Ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半導(dǎo)體結(jié)合在一起后，雖然原子受共價(jià)鍵作用不能移動(dòng)普办，但是空穴和自由電子是可以移動(dòng)的工扎。于是，在接觸面附近的電子和空穴會(huì)向?qū)Ψ絽^(qū)域移動(dòng)而復(fù)合消失衔蹲。

擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

內(nèi)電場(chǎng)形成

• PN結(jié)的特點(diǎn)
  PN結(jié)最顯著的特點(diǎn)是：電流正向?qū)ǎ聪蚪刂?/strong>蝇狼。
  　
  給PN結(jié)外加正向電壓時(shí)阅畴，我們稱(chēng)為正向偏置，簡(jiǎn)稱(chēng)正偏迅耘。
  正偏狀態(tài)下贱枣，外加的電場(chǎng)會(huì)削弱內(nèi)電場(chǎng)的壁壘作用，空間電荷區(qū)變窄颤专，電子和空穴穿越空間電荷區(qū)會(huì)容易些纽哥。在外電場(chǎng)的持續(xù)作用下，便可以形成持續(xù)的電流栖秕。外電場(chǎng)越大春塌，電流越大。
  
  PN結(jié)正偏導(dǎo)通
  
  　
  給PN結(jié)外加反向電壓時(shí)簇捍，我們稱(chēng)為反向偏置只壳，簡(jiǎn)稱(chēng)反偏。
  反偏狀態(tài)下暑塑，外加的電場(chǎng)會(huì)增強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)的壁壘作用吼句，空間電荷區(qū)變寬，電子和空穴更加難以進(jìn)入空間電荷區(qū)梯投，不能形成持續(xù)的電流命辖。
  
  PN結(jié)反偏截止

劃重點(diǎn)：PN結(jié)形成過(guò)程
▼載流子濃度不均->擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)->在P、N接觸面分蓖，電子空穴復(fù)合消失
▼離子不能移動(dòng)->空間電荷區(qū)->內(nèi)電場(chǎng)->漂移運(yùn)動(dòng)尔艇、阻止擴(kuò)散->動(dòng)態(tài)平衡，形成PN結(jié)

用PN結(jié)做成的器件就是二極管么鹤。其實(shí)這種單向?qū)ǖ奶攸c(diǎn)终娃，在生活中也很常見(jiàn)，比如蒸甜，車(chē)站單向出口旋轉(zhuǎn)門(mén)棠耕，輪胎的氣門(mén)芯，防止水管逆流的止回閥柠新，心臟和血管里防止血液逆流的瓣膜窍荧。

靜脈瓣膜，正向開(kāi)放恨憎、反向關(guān)閉

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1蕊退、去看看二極管長(zhǎng)啥樣
2郊楣、PN結(jié)二極管的什么時(shí)候發(fā)明的