半导体导电的过程,半导体的导电特性

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-01 22:30:20

如果你不在半导体中加上任何东西,那么这块半导体就是一块本征半导体。这时,电子和空穴的数量相等。

但是,如果你在半导体中加入一些VA族元素(比如说磷,P),那么由于这种杂质原子比硅(Si)这些IV族元素的原子多一个核外电子,因此磷原子在和周围的硅原子牵手后,会多出一个电子。这个电子就会成为半导体中的自由电子,这使得半导体的导电性能大大增加。这种半导体,就是n型半导体。在能带上看,导带下面一点的位置会多出一个带有电子的能带,电子从这个能带中可以更轻易地跃迁到导带。

而如果你在半导体中加入一些IIIA族元素(比如说硼,B),那么由于这种杂质原子比硅(Si)这些IV族元素的原子少一个核外电子,因此硼原子在和周围的硅原子牵手时,会有一个手牵不上,那只牵不上的手就是一个空穴。这个空穴出现后,周围就会有一个电子补进这个空穴,而这个电子原来的位置又会变成一个空穴。这个过程连续下来,就形成了一个会流动的空穴,这也使得半导体的导电性大大增加。这种半导体,就是p型半导体。在能带上看,价带上面一点的位置会多出一个空荡荡的能带,价带的一些电子会跑到这个能带上,从而在价带中留下空穴。

半导体导电的过程,半导体的导电特性(5)

半导体导电的过程,半导体的导电特性(6)

左图为n型半导体,右图为p型半导体

03

NP结合,就是最强CP

如果一块n型半导体和一块p型相互接触,会变成什么呢?

首先,n型半导体中的电子会向p型半导体涌来,p型半导体中的空穴也会向n型半导体跑去。那一刻,他们之间形成了强大的电流,让他们难分难舍,形影不离。这,就是n、p之间的热恋期。

后来,两块半导体的情绪都稳定了下来。他们相互接触的那个位置上,流动的电子和空穴都被电场扫了出去,只剩下固定的正电荷和负电荷。这个接触的位置,就是空间电荷区。而两块半导体连接的整整一块区域,就叫做pn结。

半导体导电的过程,半导体的导电特性(7)

NP双方互有差异,但是接触后他们会互相迁就,让彼此的费米能级(上图(3)中的虚线)相互平等。因此,pn结中的能带会弯曲。

正是这个弯曲,让pn结具有单向导电性。当加上正向电压后,能到弯曲度减小,电子和空穴又可以重新移动,这时pn结处于导通的状态;而加上反向电压时,能带弯曲加大,使得电子和空穴都被阻挡在了弯曲处的两边,彼此不相往来,这时pn结处于截止的状态。能屈能伸,令行禁止,这正是这对最强CP的魅力所在。

半导体导电的过程,半导体的导电特性(8)

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