半导体基础知识

1. 本征半导体及其特点
　　纯净的半导体称为本征半导体。在热“激发”条件下，本征半导体中的电子和空穴是成对产生的；当电子和空穴相遇“复合”时，也成对消失；电子和空穴都是载流子；温度越高，“电子—空穴”对越多；在室温下，“电子—空穴”对少，故电阻率大。

2. 掺杂半导体及其特点
（ 1 ） N 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量五价元素形成 N 型半导体， N 型半导体中电子为多子，空穴为少子；电子的数目（掺杂 + 热激发） = 空穴的数目（热激发） + 正粒子数；半导体对外仍呈电中性。
（ 2 ） P 型半导体：在本征硅或锗中掺入适量三价元素，形成 P 型半导体，其空穴为多子，电子为少子；空穴的数目（掺杂 + 热激发） = 电子的数目（热激发） + 负粒子数；对外呈电中性。
在本征半导体中，掺入适量杂质元素，就可以形成大量的多子，所以掺杂半导体的电阻率小，导电能力强。
　　当 N 型半导体中再掺入更高密度的三价杂质元素，可转型为 P 型半导体；反之， P 型半导体也可通过掺入足够的五价元素而转型为 N 型半导体。

4. PN 结的形成
　　通过一定的工艺，在同一块半导体基片的一边掺杂成 P 型，另一边掺杂成 N 型， P 型和 N 型的交界面处会形成 PN 结。
　　P 区和 N 区中的载流子存在一定的浓度差，浓度差使多子向另一边扩散，从而产生了空间电荷和内电场；内电场将阻多子止扩散而促进少子漂移；当扩散与漂移达到动态平衡时，交界面上就会形成稳定的空间电荷层（或势垒区、耗尽层），即 PN 结形成。

5. PN 结的单向导电性
　　PN 结正向偏置时，空间电荷层变窄，内电场变弱，扩散大于漂移，正向电流很大（多子扩散形成）， PN 结呈现为低电阻，称为正向导通。正向压降很小，且随温度上升而减小。
　　PN 结反向偏置时，空间电荷层变宽，内电场增强，漂移大于扩散，反向电流很小（少子漂移形成）， PN 结呈现为高电阻，称为反向截止。反偏电压在一定范围内，反向电流基本不变（也称为反向饱和电流），且随温度上升而增大。

6. PN 结的电容特性
（1）势垒电容C_B：当外加在PN结两端的电压发生变化时，空间电荷层中的电荷量会发生变化，这一现象是一种电容效应，称为势垒电容。C_B是非线性电容。
（2）扩散电容C_D：当PN结正向偏置时，多子扩散到对方区域后，在PN结边界附近有积累，并会有一定的浓度梯度。积累的电荷量也会随外加电压变化，引起电容效应，称为扩散电容。C_D也是非线性电容。