理解半导体 | AI生成和翻译
本教程将阐述半导体工作原理的基础知识，重点解析硅材料特性及二极管的构成原理。
1. 硅结构与导电性
- 纯净硅的导电性较差，因其电子被共价键紧密束缚。
- 通过掺杂工艺添加杂质，可显著提升硅的导电能力。
2. 磷元素掺杂（N型半导体）
- 磷原子比硅多一个电子，掺杂后会引入自由电子
- 这些自由电子可定向移动形成电流
- 以带负电的电子为载流子，故称为N型半导体
3. 硼元素掺杂（P型半导体）
- 硼原子比硅少一个电子，掺杂后形成带正电的”空穴”
- 相邻电子填补空穴会形成空穴移动现象
- 以带正电的空穴为载流子，故称为P型半导体
4. PN结形成
- 当N型与P型半导体结合时，界面处电子与空穴会发生复合
- 形成缺乏自由载流子的耗尽区（又称势垒区）
5. 二极管特性
- PN结具有二极管效应，实现单向导电功能
- 正向偏置（P区接正极，N区接负极）：外加电压抵消耗尽区势垒后形成电流
- 反向偏置（P区接负极，N区接正极）：耗尽区扩大阻碍电流通过
以上框架揭示了通过掺杂形成N型/P型半导体，以及PN结构成单向导电二极管的物理机制。
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