半导体原理

文章摘要：半导体原理半导体技术对我们的社会具有巨大影响。您可以在微处理器芯片以及晶体管的核心部位发现半导体的身影。任何使用计算机或无线电波的产品也都依赖于半导体。当前，大多数半导体芯片和晶体管都使用硅材料制造。您可能听说过“硅谷”和“硅经济”这样的说法，因为硅是所有电子设备的核心。<-- -->从上沿顺时针方向：芯片、LED和晶体管都由半导体材料制成。二极管可能是最简单的半导体设备，因此，如果要了解半导体的工作原理，二极管是一个很好的起点。在本文中，您将了解到什么是半导体、其工作原理以及使用半导体制造二极管的过程。下面，让我们先来了解一下硅元素。硅是一种很常见的元素——例如，它是砂子和石英

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半导体原理

半导体技术对我们的社会具有巨大影响。您可以在微处理器芯片以及晶体管的核心部位发现半导体的身影。任何使用计算机或无线电波的产品也都依赖于半导体。

当前，大多数半导体芯片和晶体管都使用硅材料制造。您可能听说过“硅谷”和“硅经济”这样的说法，因为硅是所有电子设备的核心。

<-- -->从上沿顺时针方向：芯片、LED和晶体管都由半导体材料制成。

二极管可能是最简单的半导体设备，因此，如果要了解半导体的工作原理，二极管是一个很好的起点。在本文中，您将了解到什么是半导体、其工作原理以及使用半导体制造二极管的过程。下面，让我们先来了解一下硅元素。

硅是一种很常见的元素——例如，它是砂子和石英的主要组成元素。如果在元素周期表中查找硅，您会发现它的位置在铝的旁边，碳的下方和锗的上方。

硅元素在周期表中位于铝的旁边和碳的下方。

碳、硅和锗（锗和硅一样，也是半导体）的电子结构具有一种独特的性质——它们的最外层轨道上都有四个电子，这使它们能够形成很好的晶体。四个电子可与四个相邻的原子形成完美的共价键，从而产生晶格。我们都知道晶态构型的碳就是钻石，而硅的晶态构型是一种银色、具有金属外观的物质。

­ 在硅的晶格中，所有硅原子都完美地与四个相邻原子形成作用键，因此没有可用于传导电流的自由电子。所以硅晶体是一种绝缘体而不是导体。

金属通常是良好的导电体，因为它们一般都具有可以在原子间轻松运动的“自由电子”，而电子的流动便会形成电流。尽管硅晶体看上去很像金属，但是实际上它们不是金属。在硅晶体中，所有外层电子都形成了完美的共价键，因此这些电子不能到处运动。纯净的硅晶体几乎就是绝缘体——只能流过很小的电流。

但是可以通过对硅进行掺杂——在硅晶体中混入少量的杂质，来改变硅的这种特质，从而将其转变为一种导体。

可以混入两种类型的杂质：

• N型——N型掺杂是在硅中添加少量的磷或砷。磷和砷的外层都有五个电子，因此它们在进入硅晶格时不会处在正确的位置上。第五个电子没有可供结合的键，因此可以自由地到处运动，只需很少的一点杂质就可以产生足够多的自由电子，从而让电流通过硅。N型硅是一种良好的导体。电子具有负(Negative)电荷，因此称作N型硅。
• P型——对于P型掺杂，则使用硼或镓作为掺杂剂。硼和镓都只有三个外层电子。在混入硅晶格后，它们在晶格中形成了“空穴”，在此处硅电子没有形成键。由于缺少一个电子，因此会产生正（Positive）电荷，故此称作P型硅。孔可以导电，空穴很容易吸引来自相邻原子的电子，从而使空穴在各原子之间移动。P型硅是一种良好的导体。
  

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