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半導(dǎo)體（semiconductor），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。半導(dǎo)體在收音機(jī)、電視機(jī)以及測溫上有著廣泛的應(yīng)用。
半導(dǎo)體是電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。
室溫時(shí)電阻率約在10E-5～E歐姆·米之間，溫度升高時(shí)電阻率指數(shù)則減小。半導(dǎo)體材料很多，按化學(xué)成分可分為元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導(dǎo)體；化合物半導(dǎo)體包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物(硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態(tài)半導(dǎo)體外，還有非晶態(tài)的玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等。本征半導(dǎo)體：不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在極低溫度下，半導(dǎo)體的價(jià)帶是滿帶(見能帶理論)，受到熱激發(fā)后，價(jià)帶中的部分電子會越過禁帶進(jìn)入能量較高的空帶，空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶，價(jià)帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位，稱為空穴（圖1）。導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴合稱電子-空穴對，均能自由移動，即載流子，它們在外電場作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動而形成宏觀電流，分別稱為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對的產(chǎn)生半導(dǎo)體
而形成的混合型導(dǎo)電稱為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動能量（發(fā)熱）。在一定溫度下，電子-空穴對的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動態(tài)平衡，此時(shí)半導(dǎo)體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時(shí)，將產(chǎn)生更多的電子-空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大，實(shí)際應(yīng)用不多。
分類
半導(dǎo)體的分類，按照其制造技術(shù)可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規(guī)模進(jìn)行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號，可以分成模擬、數(shù)字、模擬數(shù)字混成及功能進(jìn)行分類的方法。
特點(diǎn)
半導(dǎo)體五大特性∶摻雜性，熱敏性，光敏性，負(fù)電阻率溫度特性，整流特性。★在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中，人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素，導(dǎo)電性能具有可控性�！镌诠庹蘸蜔彷椛錀l件下，其導(dǎo)電性有明顯的變化。晶格：晶體中的原子在空間形成排列整齊的點(diǎn)陣，稱為晶格。共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)：相鄰的兩個原子的一對最外層電子（即價(jià)電子）不但各自圍繞自身所屬的原子核運(yùn)動，而且出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上，成為共用電子，構(gòu)成共價(jià)鍵。自由電子的形成：在常溫下，少數(shù)的價(jià)電子由于熱運(yùn)動獲得足夠的能量，掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子�？昭ǎ簝r(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛變成為自由電子而留下一個空位置稱空穴。電子電流：在外加電場的作用下，自由電子產(chǎn)生定向移動，形成電子電流�？昭娏鳎簝r(jià)電子按一定的方向依次填補(bǔ)空穴（即空穴也產(chǎn)生定向移動），形成空穴電流。本征半導(dǎo)體的電流：電子電流+空穴電流。自由電子和空穴所帶電荷極性不同，它們運(yùn)動方向相反。載流子：運(yùn)載電荷的粒子稱為載流子。導(dǎo)體電的特點(diǎn)：導(dǎo)體導(dǎo)電只有一種載流子，即自由電子導(dǎo)電。本征半導(dǎo)體電的特點(diǎn)：本征半導(dǎo)體有兩種載流子，即自由電子和空穴均參與導(dǎo)電。本征激發(fā)：半導(dǎo)體在熱激發(fā)下產(chǎn)生自由電子和空穴的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。復(fù)合：自由電子在運(yùn)動的過程中如果與空穴相遇就會填補(bǔ)空穴，使兩者同時(shí)消失，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。動態(tài)平衡：在一定的溫度下，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子與空穴對，與復(fù)合的自由電子與空穴對數(shù)目相等，達(dá)到動態(tài)平衡。載流子的濃度與溫度的關(guān)系：溫度一定，本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，并且自由電子與空穴的濃度相等。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱運(yùn)動加劇，掙脫共價(jià)鍵束縛的自由電子增多，空穴也隨之增多（即載流子的濃度升高），導(dǎo)電性能增強(qiáng)；當(dāng)溫度降低，則載流子的濃度降低，導(dǎo)電性能變差。結(jié)論：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。雜質(zhì)半導(dǎo)體：通過擴(kuò)散工藝，在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素，可得到雜質(zhì)半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入三價(jià)元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半導(dǎo)體。多數(shù)載流子：P型半導(dǎo)體中，空穴的濃度大于自由電子的濃度，稱為多數(shù)載流子，簡稱多子。少數(shù)載流子：P型半導(dǎo)體中，自由電子為少數(shù)載流子，簡稱少子。受主原子：雜質(zhì)原子中的空位吸收電子，稱受主原子。P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：它是靠空穴導(dǎo)電，摻入的雜質(zhì)越多，多子（空穴）的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。N型半導(dǎo)體：在純凈的硅晶體中摻入五價(jià)元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，形成N型半導(dǎo)體。多子：N型半導(dǎo)體中，多子為自由電子。少子：N型半導(dǎo)體中，少子為空穴。施子原子：雜質(zhì)原子可以提供電子，稱施子原子。N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性：摻入的雜質(zhì)越多，多子（自由電子）的濃度就越高，導(dǎo)電性能也就越強(qiáng)。結(jié)論：多子的濃度決定于雜質(zhì)濃度。少子的濃度決定于溫度。PN結(jié)的形成：將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié)。PN結(jié)的特點(diǎn)：具有單向?qū)щ娦浴U(kuò)散運(yùn)動：物質(zhì)總是從濃度高的地方向濃度低的地方運(yùn)動，這種由于濃度差而產(chǎn)生的運(yùn)動稱為擴(kuò)散運(yùn)動�？臻g電荷區(qū)：擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子與空穴復(fù)合，而擴(kuò)散到N區(qū)的空穴與自由電子復(fù)合，所以在交界面附近多子的濃度下降，P區(qū)出現(xiàn)負(fù)離子區(qū)，N區(qū)出現(xiàn)正離子區(qū)，它們是不能移動，稱為空間電荷區(qū)。電場形成：空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場�？臻g電荷加寬，內(nèi)電場增強(qiáng)，其方向由N區(qū)指向P區(qū)，阻止擴(kuò)散運(yùn)動的進(jìn)行。漂移運(yùn)動：在電場力作用下，載流子的運(yùn)動稱漂移運(yùn)動。PN結(jié)的形成過程：如圖所示，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在無外電場和其它激發(fā)作用下，參與擴(kuò)散運(yùn)動的多子數(shù)目等于參與漂移運(yùn)動的少子數(shù)目，從而達(dá)到動態(tài)平衡，形成PN結(jié)。PN結(jié)的形成過程
電位差：空間電荷區(qū)具有一定的寬度，形成電位差Uho，電流為零。耗盡層：絕大部分空間電荷區(qū)內(nèi)自由電子和空穴的數(shù)目都非常少，在分析PN結(jié)時(shí)常忽略載流子的作用，而只考慮離子區(qū)的電荷，稱耗盡層。
伏安特性曲線：加在PN結(jié)兩端的電壓和流過二極管的電流之間的關(guān)系曲線稱為伏安特性曲線。如圖所示：PN伏安特性
正向特性：u>0的部分稱為正向特性。反向特性：u<0的部分稱為反向特性。反向擊穿：當(dāng)反向電壓超過一定數(shù)值U（BR）后，反向電流急劇增加，稱之反向擊穿。勢壘電容：耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容Cb。變?nèi)荻䴓O管：當(dāng)PN結(jié)加反向電壓時(shí)，Cb明顯隨u的變化而變化，而制成各種變?nèi)荻䴓O管。如下圖所示。PN結(jié)的勢壘電容
平衡少子：PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)的少子稱為平衡少子。非平衡少子：PN結(jié)處于正向偏置時(shí)，從P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴和從N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的自由電子均稱為非平衡少子。擴(kuò)散電容：擴(kuò)散區(qū)內(nèi)電荷的積累和釋放過程與電容器充、放電過程相同，這種電容效應(yīng)稱為Cd。結(jié)電容：勢壘電容與擴(kuò)散電容之和為PN結(jié)的結(jié)電容Cj。
