半导体的基础知识
(1 ) 半导体及其特性
半导体是一种导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。常用的半导体有硅( Si ) 和锗(Ge) 等。
半导体得到广泛应用的原因是由于半导体具有以下特性:
①导电能力可以人为地加以调整。
②导电能力对环境的变化很敏感, 特别是对温度和光照的变化最敏感。
③半导体的电流是电子流和空穴流之和。
(2 ) P 型半导体和N 型半导体
在纯净的半导体材料硅或锗中掺入微量的磷或锑等5 价元素后, 所获得的掺杂半导体称之为电子型半导体或N 型半导体。这种半导体的多数载流子为电子, 少数载流子为空穴。
在纯净的半导体材料硅或锗中掺入微量的铟或镓等3 价元素后, 所得到的掺杂半导体称之为空穴半导体或P 型半导体, 这种半导体的多数载流子是空穴, 少数载流子是电子。
(3 ) PN 结及其特性
用特殊工艺把P 型和N 型半导体结合在一起后, 在它们交界面上所形成的特殊带电薄层, 称做PN 结, 如图1 - 22 所示。
两种不同的半导体放在一起, 在交界处, 由于扩散作用, P 型半导体中的空穴要向N型区跑, N 型半导体的电子也向P 区跑, 结果, 在P 型材料( 称为P 区) 一侧带负电, 在N 型材料( 称为N 区) 一侧带正电, 形成一个内电场。该电场的方向由N 区指向P 区。通
常, 内电场的电压数值, 对硅材料来说约为0.7V, 对锗材料来说约为0.3V。
我们把P 区接电源正极, N 区接电源负极的接法称为正向接法, 也称正向偏置, 简称正偏, 此时加在PN 结上的电压就称为正向电压。反之, 若P 区接电源负极、N 区接电源正极的接法称为反向接法, 也称反向偏置, 简称反偏, 此时加在PN 结上的电压称反向电压。
PN 结具有单向导电的特性, 所谓单向导电性就是: 加正向电压时PN 结导通, 加反向电压时PN 结截止。

PN 结导通和截止的示意图如图1 - 23 所示。在图( a) 中, 正向电压削弱了内电场, 使PN 结变薄, P 区的多数载流子空穴大量流过PN 结到达电源负极; N 区的多数载流子电子大量流过PN 结到达电源正极。于是在电路中就形成了正向电流。在图( b) 中, 反向电压增强了内电场, 使PN 结变厚, P 区的空穴和N 区的电子都无法通过PN 结, 因此无正向电流, 但此时P 区的少数载流子电子和N 区的少数载流子空穴, 则出现定向移动而形成反向电流。但因少数载流子数量极微, 所以反向电流很小, 通常都忽略不计。
应注意, 加在PN 结两端的正向电压必须大于内电场的电压, 才能使PN 结导通, 否则PN 结不导通。