 1-1-2 半导体的基本特性 1 热敏特性——随着温度的升高，半导体的电阻率减小，导电能力明显的增强。 2 光敏特性——受到光线照射后，半导体的电阻率减小，导电能力大大增强。 3 杂质导电特性——在纯净的半导体中，加入微量的某些其它元素（通常，称之为“掺杂”），可以使它的导电能力成百万倍的提高。这是半导体的一个最突出的也是最重要的特性。人们正是利用半导体的这些特性，制成了二极管、晶体管、热敏器件、光敏器件等。也正是由于半导体的这种特性，在制造半导体器件的过程中，对工作环境的要求特别严格，以防有害杂质进入半导体而破坏器件的参数。 必须指出，以上特性只有纯净的半导体才具备。所谓纯净的半导体是指纯度在9个“9”以上，即99.9999999%以上。 1-1-3 半导体的分类 1 按化学成分——元素半导体和化合物半导体 2 按是否含有杂质——本征半导体和杂质半导体 3 按导电类型——N型半导体和P型半导体 4 按原子排列的情况——单晶和多晶 1-1-4N型半导体和P型半导体 1“载流子”——半导体中的导电粒子（运载电流的粒子）：电子和空穴。 2“杂质”的概念——三、五族元素杂质（元素周期表中，三族：硼、铝、镓；五族：磷、砷、锑）——受主杂质和施主杂质。 3 施主杂质和受主杂质 有一类杂质（比如五族元素磷），它在掺入半导体中后，会产生许多带负电的电子，这种杂质叫“施主杂质”。（施放电子） 又有一类杂质（比如三族元素硼），它在掺入半导体中后，会产生许多带正电的空穴，这种杂质叫“受主杂质”。（接受电子） 4N型半导体和P型半导体 掺有施主杂质的半导体，其导电作用主要依靠由施主杂质产生的导电电子，我们称这种半导体为“N型半导体”（也叫“电子型半导体”）。 掺有受主杂质的半导体，其导电作用主要依靠由受主杂质产生的导电空穴，我们称这种半导体为“P型半导体”（也叫“空穴型半导体”）。 5 多子与少子 1）在本征半导体中，载流子靠本征激发产生，而且电子数=空穴数=本征载流子浓度。即，no=po=ni 2）在杂质半导体中，载流子主要靠杂质电离而产生，此时，杂质电离产生的载流子浓度远大于本征激发产生的载流子浓度。因此，在杂质半导体中，电子数≠空穴数。其中， 在N型半导体中：电子是多子，空穴是少子。而在P型半导体中：空穴是多子，电子是少子。 3）N型半导体和P型半导体的示意图（图1）
1-1-5半导体的导电机构——载流子的产生、运动和复合 ——回答半导体是怎么导电的？ 1 “载流子”是怎么产生的？ A本征激发——产生电子、空穴对——本征载流子浓度（ni）
图2 硅“共价键”晶格结构平面示意图 2）在价电子获得一定的能量（硅Eg=1.1ev）时，就能冲破束缚（称为“激发”），成为导电的自由电子（带负电）。与此同时，在“共价键”中留下一个空位，我们叫它“空穴”（带正电，也能导电）。这种同时产生的电子和空穴，称为“电子、空穴对”。我们称这种引起的价电子激发——产生导电的电子、空穴对的过程，为“本征激发”。 3）本征激发产生的载流子浓度，称为本征载流子浓度（ni）。在常温下，ni是个较小的常数；随着温度的升高，ni就很快增大。（它以指数形式上升）——这就是为什么本征半导体，在常温下导电能力很弱，但随着温度升高，导电能力又明显增强的原因。 4）“共价键”结构中产生本征激发的示意图（图3）
图3本征激发产生电子空穴对的示意图 B 杂质电离——产生电子或空穴——电子浓度n和空穴浓度p 1）施主杂质电离——产生电子 在纯净的半导体硅中，掺入少量的五族元素（如磷），它以替位形式占据一个硅原子的位置，由于它比硅原子多一个价电子，因此，在与周围4个硅原子组成共价键时，就有一个多余的价电子。它不受共价键的束缚，只受磷原子核正电荷的吸引，这种吸引力是很微弱的，因此，只要很小的能量就能使它克服引力而成为导电“电子”。而失去一个电子后的磷原子成为带正电的离子，但它处于共价键的稳定结构中，不能自由运动，因此，不是载流子。我们称施主杂质释放导电电子的过程，为施主电离。（请注意，这里只产生导电电子，不产生空穴）。 2）受主杂质电离——产生空穴 在纯净的半导体硅中，掺入少量的三族元素（如硼），它以替位形式占据一个硅原子的位置，由于它比硅原子少一个价电子，因此，在与周围4个硅原子组成共价键时，就要从周围硅原子的共价键中夺取一个价电子过来填充。这样，就在被夺取了一个电子的地方就产生了一个空穴。这个空穴不受共价键的束缚，只受硼离子负电荷的吸引，这种吸引力是很微弱的，因此，只要很小的能量就能使它克服引力而成为能导电的“空穴”。而硼原子由于多了一个电子而成为带负电的硼离子，但它同样也不能自由运动，因此，不是载流子。我们称受主杂质产生空穴的过程，为受主电离。（请注意，这里只产生空穴，不产生电子）。 3）示意图（图4）
图4a N型半导体中的施主杂质电离图4b P型半导体中的受主杂质电离 2载流子的运动——扩散和漂移 |
图1N型半导体和P型半导体
