半导体基础知识

物质按照其导电能力可以分为导体、半导体和绝缘体三种类型，导电能力介于导体和绝缘体之间的物质叫做半导体。

本征半导体:

高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅（Si）和锗（Ge）。//均为四价元素，在组成本征半导体时，硅（锗）原子按一定规律整齐排列，组成一定形式的空间点阵。每个硅（锗）原子最外层的4个价电子与相邻的4个硅（锗）原子的各一个价电子形成4对共价键结构。共价键中的电子受两个原子核引力的束缚，使得每个硅（锗）的最外层形成拥有8个共有电子的稳定结构。

本征半导体中的载流子——自由电子和空穴

1. 在绝对零度和无外界激发时，本征半导体中无载流子，没有电流不能导电。
2. 本征半导体受激发产生载流子——自由电子和空穴
   价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，在共价键中留下一个空位，称为空穴。自由电子带负电、从电荷平衡角度来看，可以把空穴看作带正电荷的粒子，所带电荷与电子相等，极性相反。他们是成对出现的，称为电子空穴对，其浓度相等。本征半导体呈电中性。
3. 本征半导体中载流子浓度受温度影响较大。
   本征激发-----复合-----动态平衡

杂质半导体

本征半导体有自由电子和空穴两种载流子，但由于浓度较低，导电能力仍然很差，因而不宜在半导体器件制造中直接使用。如果在本征半导体中掺入微量的某种元素（杂质），就会使半导体的导电性能发生显著变化，称为杂质半导体。按掺入杂质的不同可以分为：N型半导体（电子半导体）和P型半导体（空穴半导体）两大类

N型半导体

1. 本征半导体中掺入微量的五价元素，构成N型半导体。
   每个杂质原子都能提供一个自由电子，使半导体中的自由电子数量大大增加，导电能力也大大加强。
2. N型半导体中的“多子”（自由电子）和“少子”（空穴）。
   自由电子数远大于空穴数，这种半导体主要依靠自由电子导电，所以自由电子称为多数载流子，简称“多子”；空穴称为“少数载流子”，简称“少子”。掺入的杂质越多，多子的浓度就越高，N型半导体的导电性能也就越强，并且空穴数比未加杂质时少，因为大量电子容易和空穴复合。
3. N型半导体呈电中性。
   杂质原子可以提供电子，称为施主电子。N型半导体中的正电荷量（正离子和本征激发的空穴）和负电荷量（杂质施放的电子和本征激发的电子所带）相等，所以N型半导体呈现电中性。
   ****正离子处在晶体结构中不能自由移动，因此不是载流子。

P型半导体

1. 本征半导体中掺入微量的三价元素，构成P型半导体。
   在常温下，每个杂质原子都能引起一个空穴，从而使半导体中空穴数量大大增加。
2. P型半导体中的“多子”（空穴）和“少子”（自由电子）。
   空穴数远大于自由电子数，这种半导体主要靠空穴导电，空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子，控制掺入杂质的浓度可以控制空穴数。
3. P型半导体呈电中性。
   负离子不能移动，所以不是载流子。P型半导体中的正电荷量（由硅（锗）原子失去电子形成的空穴和本征激发的空穴）和负电荷量（负离子和本征激发的电子所带）相等，所以N型半导体呈现电中性。

总结

在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度越大，而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。