在本教程中，我们将了解半导体的介绍，因为它们是电子的一个基本部分。在理解像半导体、二极管、晶体管等器件之前，了解一点电导率、能量间隙和半导体的基本类型是很重要的。
本教程的这一部分将在轻松学习PN交界处奠定关键基础，这是旁边的PN结。
大纲
介绍
电子和电路中有两种半导体元件。它们是主动和被动的组成部分。在电子设计电路中，二极管是最重要的有源元件，电阻是最重要的无源元件。二极管本质上是由半导体材料制成的电流-电压特性呈指数关系的单向器件。
用于电子器件的三种必要的材料是绝缘体，半导体和导体。这些材料在电气现象方面进行了分类。电子电阻率可称为电阻是一种测量材料如何拒绝电流流过它的衡量标准。
电阻率的质量单元是欧姆仪表[ωm]。具有低电阻率的材料表示整个半导体中电荷的有效运动。
半导体是电阻率值介于绝缘体和导体之间的材料。这些材料既不是智能绝缘体，也不是智能导体。它们只有少量的自由电子，因为它们的原子紧密地结合在一个非常晶体的形式被称为“晶格”。半导体的样品是硅和锗。
半导体在电子电路和集成器件的制造中具有很高的重要性。在制备过程中，通过改变掺杂温度和掺杂浓度可以很容易地改变半导体的电导率。在半导体材料中，通过向晶格中添加一定数量的杂质，产生比空穴更多的自由电子，可以大大提高导电能力。
加入少量杂质后，半导体材料的性能会发生显著变化。通过在硅晶格中加入杂质原子来改变电子和空穴之间的平衡的过程称为掺杂。这些杂质原子称为掺杂剂。根据掺杂材料的类型，半导体晶体分为n型和p型两类。
磷、锑、砷等v族元素通常被归为n型杂质。这些元素有5个价电子。当n型杂质被掺杂到硅晶体中，5个价电子中的4个与相邻的晶体原子形成4个强共价键，留下一个自由电子。
同样，每个n型杂质原子在导带中产生一个自由电子，如果对材料施加电势，该电子将漂移以传导电流。n型半导体也可称为施主。
硼、铝、镓、铟等iii族元素通常被归类为p型杂质。这些元素有三个价电子。当p型杂质被掺杂到硅晶体中时，所有的三个价电子与相邻的晶体原子形成三个强的共价键。
有一种电子的电子来形成第四个共价键，并且这种缺陷被称为孔。同样地，每个p型杂质原子在价带中产生孔，如果潜在施加到材料，则将漂移到电流。p型半导体也可以称为受护者。
电阻率
每一种材料的一种特性都有助于在比较不同材料的导电性基础上进行比较，这种特性称为电阻率。电阻率可以用导线的电阻R乘以导线的截面积A，再除以导线的长度L来近似表示。
电导率，即电阻率的倒数，共同表征了材料允许电流通过的程度。感应导体的电阻率最低，电导率高。电阻率很大程度上取决于材料内部杂质原子的存在和材料的温度，即室温(20℃)。
对于各种导体、半导体和绝缘体，电阻率值随温度的变化呈线性变化。每摄氏温度变化时电阻的变化称为电阻的温度系数。这个因子用字母“alpha”(α)表示。
对于一种材料来说，正的温度系数意味着它的电阻随温度的增加而增加。纯导体通常具有正的电阻温度系数。对一种材料来说，负系数意味着它的电阻随温度的升高而减小。
半导体材料（碳，硅和锗）通常具有负温度的电阻系数。下表中给出了具有其电阻率值和温度系数的不同材料。
导体
导体采用低电阻材料构建，具有电阻率值，每米的微欧姆（μΩ/ m）。具有1 x欧姆米的电阻率的非常低的电阻率被称为导线。这些金属具有大量的自由电子。
这些自由电子离开母原子的价层，形成电子漂移，称为电流。因此，金属是电的极导体。
如铜，铝，金银等金属等金属，如碳是古代导电材料。大多数金属导体是电力的良好导体，具有较小的电阻值和高导电值。
在整个导通过程中，热量整个身体流动。在传导期间，该热流可以被认为是能量损失，并且在达到室温的温度下，损耗随着温度的增加而增加，即25℃。
绝缘体
与导体不同，绝缘体是由非金属组成的，其电阻率值在1 ×欧姆表的量级。非金属只有少数或没有自由电子流过它或在母原子结构内，因为最外层的电子紧紧地结合在一对原子之间的共价键中。由于电子带负电荷，价层内的自由电子很容易被原子核内带正电荷的粒子吸引。
由于没有自由电子，当施加正电位时，就不会有电流流过具有绝缘性能的材料。因此，绝缘体(非金属)是电的不良导体。
非金属如玻璃、塑料、橡胶、木材、沙子、石英和特氟隆都是很好的绝缘体。原始电压输电用玻璃绝缘子。绝缘体被用来保护温度、声音和电流。
半导体
半导体具有介于绝缘体和导体之间的电性能。完美半导体的聪明例子是硅(Si)，锗(Ge)和砷化镓(GaAs)。这些元素在形成晶格的母原子结构中只有几个电子。
硅是一种基本的半导体材料，其外层包含四个价电子，与四个相邻的硅原子形成四个强共价键，每个原子与相邻的原子共享一个电子，形成一个强共价键。硅原子以晶格形式排列，形成晶体结构。
通过向半导体供应外部电位并将杂质掺杂剂加入半导体晶体中，导电电流与硅半导体晶体有可行的是，从而产生正负带带电孔。
纯硅原子的结构
硅原子有14个电子;然而，轨道布置仅具有4个价电子来通过替代原子共享。这些价电子在光伏效应中起着至关重要的作用。大量硅原子粘合在一起制成晶体结构。
在这种结构中，每个硅原子与其相邻的硅原子共享四个价电子中的一个。由五个硅原子组成的一系列固定单元组成的固体硅晶体。这种规则而固定排列的硅原子单位称为晶格。
n型半导体
将杂质，砷和锑等杂质加入到硅结晶结构中，以将本征半导体变为外部半导体。由于最外壳中的五个价电子，这些杂质原子被称为五价杂质，以与相邻原子共享自由电子。
五价杂质原子也被称为给体原子，因为杂质原子中的五个价电子与硅的四个价电子成键形成四个共价键，留下一个自由电子。每个杂质原子在导带内产生一个自由电子。一旦对n型半导体施加正电势，剩余的自由电子形成漂移，产生电流。
n型半导体是比本征半导体材料更好的导体。n型半导体中载流子多为电子，少部分载流子为空穴。n型半导体不带负电荷，因为给体杂质原子的负电荷与原子核内的正电荷平衡。
电流流动的主要贡献是带负电荷的电子，但是由于电子 - 空穴对引起的带正电孔存在一些贡献。
n型半导体掺杂
如果将第5族元素(如杂质锑)加入到硅晶体中，锑原子通过将锑的价电子与硅最外层的价电子成键，与四个硅原子形成四个共价键，留下一个自由电子。因此杂质原子为结构提供了一个自由电子，因此这些杂质被称为给体原子。
p型半导体
诸如硼，铝和铟之类的第3组元素对最外壳内的三个电子的硅结晶结构补充，形成三个闭合的共价键，使得在共价键结构中留下孔，因此在价带中的孔能量水平图。
当晶体结构中存在电子缺陷时，这种作用会留下大量的正电荷载流子，称为空穴。这些第3族元素称为三价杂质原子。
大量空穴的存在吸引邻近的电子进入其中。只要电子填满了硅晶体中的空穴，就会有新的空穴在电子后面，因为它远离它。新创造的空穴成功地吸引电子，创造其他新的空穴导致空穴运动，在半导体中创造一个标准的电流流。
硅晶体中空穴的运动似乎把硅晶体当作一个正极。只要杂质原子总是产生空穴，由于杂质原子不断地接受自由电子，第3族元素就称为受体。
硅晶体中3族元素的掺杂导致了p型半导体的产生。在这种p型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。
P型半导体掺杂
如果把3族元素，如硼、镓、铟等加到半导体晶体中，具有三个价电子的杂质原子与硅晶体价电子形成三个强共价键，留下一个空位。这个空位称为空穴，由于没有负电荷，用一个小圆或正号来表示。
半导体基础知识总结
n型材料是在半导体晶体中加入5族元素(五价杂质原子)，通过电子运动传导电流而形成的材料。
在n型半导体
- 杂质原子是五价元素。
- 具有固体晶体的杂质元素会产生大量的自由电子。
- 五价杂质也称为供体。
- 掺杂给出了与游离电子的数量相关的孔。
- 5族元素的掺杂产生带正电的给体和带负电的自由电子。
P型材料是当将第3元素（三价杂质原子）加入到固体晶体中时形成的材料。在这些半导体中，电流主要是由于孔。
在p型半导体中
- 杂质原子是三价元素。
- 三价元件导致始终接受电子的孔数量多。因此，三价杂质被称为受体。
- 掺杂使自由电子的数目相对于空穴的数目较少。
- 掺杂产生带负电荷的受体和带正电荷的空穴
p型和n型都是单独的电神经，因为电子-空穴对对电流的贡献是相等的。硼(B)和锑(Sb)都被称为类金属，因为它们是本禀半导体最常用的掺杂剂，以提高其导电性。
3反应
"二极管是最重要的有源元件"对吗?
p型半导体使用哪一族元件(15号或13号)
请帮助
14族元素与13族元素(如铟)的掺杂会在晶体中产生空穴(电子缺乏症)。这样就产生了p型半导体。