【趣味學(xué)習(xí)思考筆記】半導(dǎo)體為什么能單向?qū)щ姡?/h1>

當(dāng)學(xué)習(xí)時發(fā)揮想象力去用心思考坟乾,會有意想不到的收獲迹辐,理解得更加舒坦。

一甚侣,本征半導(dǎo)體

半導(dǎo)體常用硅鍺做成明吩。

它們共用電子對形成共價鍵結(jié)構(gòu)完全純凈的晶體半導(dǎo)體。

這就是本征半導(dǎo)體


這時候殷费,將電子當(dāng)做學(xué)生印荔,將原子核當(dāng)做座位

就相當(dāng)于一個排列整齊的教室,每個座位上坐滿了學(xué)生详羡。


這個教室要很安靜整齊時是沒有人走動的仍律。

這種情況下半導(dǎo)體不導(dǎo)電


而想要教室安靜整齊需要一個前提:學(xué)生要對溫度感到舒服

這個溫度就是絕對零度


而一旦溫度上升,太熱了实柠,就會有學(xué)生忍不住亂跑水泉。

即電子脫離共價鍵束縛變成自由電子感帅。


學(xué)生跑了汗菜,原地留下空座位腊满,

即共價鍵上留下空位气堕,稱為空穴


有些學(xué)生看到空座位就也坐不住了,到處換座位玩娶靡。

這就是在外電場作用下牧牢,空穴吸引附近電子填補看锉,相當(dāng)于空穴遷移,或正電荷的移動塔鳍,形成空穴電流伯铣,此時空穴就算是載流子。


另外由于溫度太高不舒服的學(xué)生轮纫,在教室跑向舒服的地方腔寡。

這就是自由電子做定向移動,形成了電子電流掌唾。


所以放前,溫度越高,離開座位的學(xué)生就越多糯彬。

從而載流子的濃度越高凭语,導(dǎo)電能力越強。


二撩扒、雜質(zhì)半導(dǎo)體


在上述理論下

一間教室似扔,被加入了學(xué)生或空座椅,會導(dǎo)致教室體系的改變

同樣搓谆,在本征半導(dǎo)體摻入雜質(zhì)炒辉,會引起導(dǎo)電性能變化。


教室加入一大堆學(xué)生泉手,座椅就不夠黔寇,所以會有學(xué)生跑動。

這就是N型半導(dǎo)體斩萌,由于添加了磷原子提供了多余的自由電子啡氢,而導(dǎo)致自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。


教室加入一大堆座椅术裸,學(xué)生就不安分倘是,會換座位玩。

這就是P型半導(dǎo)體袭艺,由于添加硼院子缺少電子形成了大量多余的空穴搀崭。


(為方便記憶,N型可看做消極型,加學(xué)生瘤睹,學(xué)生沒有座位選擇自由升敲,P型號可看做積極型,加座椅轰传,學(xué)生有座位選擇自由)


盡管教室人多或走或站驴党,但沒有具體方向,不成潮流获茬。

所以此時無論哪一種載流占了多數(shù)港庄,整個晶體不帶電。


三恕曲、PN結(jié)鹏氧。


將教室分為兩半,一半加學(xué)生佩谣,一半加座椅把还,

就是一半P型半導(dǎo)體,一半N型茸俭,這就是PN結(jié)吊履。


這樣學(xué)生多的會往加座椅的那邊跑,座椅多的也會盡量搬過來學(xué)生多的调鬓。

所以空穴從P區(qū)向N區(qū)擴散艇炎,自由電子從N區(qū)向P區(qū)擴散。


另外由于交界處袖迎,座椅多的全搬到學(xué)生多的一邊了冕臭,反而這里學(xué)生沒地方坐,這個就是空穴擴散在交界面形成的負(fù)空間電荷區(qū)燕锥。同理辜贵,交界處學(xué)生多的都盲目的跑到另外一邊,反而這里座位空了归形,這就是自由電子擴散形成的正空間電荷區(qū)托慨。


教室這個奇葩的交界處,就這樣弄出了涇渭分明的學(xué)生座椅陣營暇榴,而且太擠都不好移動厚棵。所以空間電荷區(qū)正負(fù)離子帶電,但不能移動所以不參與到點蔼紧,電阻率高婆硬。而且這個交界帶電所形成的內(nèi)電場阻礙載流子擴散,所以空間電荷區(qū)也叫阻擋層奸例。


但偶爾還是有學(xué)生或座椅擠過去彬犯,這就是漂移作用向楼。


越是教室中間擠得人和座椅越多,就越有人拼命擠過去谐区,這就是內(nèi)電場越強湖蜕,漂移作用加強,于是最終它和擴散作用達(dá)到一個平衡宋列。PN結(jié)就處于相對穩(wěn)定昭抒。


四、PN結(jié)單向?qū)щ?/h1>


很簡單炼杖,校方察覺到這樣不合理灭返,于是對教室改革。

他們用力的方向如果和交界處座椅學(xué)生想要去的方向相反嘹叫,但因為他們力氣大婆殿,所以就打破了這層交界诈乒,于是開始導(dǎo)電罩扇。

他們?nèi)绻昧Ψ较蛳嗤浦鴮W(xué)生課桌們繼續(xù)對著擠怕磨,這層交界的范圍反而會擴大喂饥,從而更加擁堵,所以就形成了極大的電阻肠鲫。

這就是為什么半導(dǎo)體單向?qū)щ娎玻?/p>



將這份思考筆記發(fā)給老師看后员帮,收到了這樣的回復(fù)

你看,就這樣自己又給自己創(chuàng)造了一個可以說的故事导饲。

越努力越幸運

越用心越幸福

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