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半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種物質(zhì)。如用以制造二極管的主要材料--硅和鍺，它們就是一種半導(dǎo)體。硅和鍺都屬于四價(jià)元素。當(dāng)在半導(dǎo)體中進(jìn)行微量的"摻雜"的時(shí)候，半導(dǎo)體的導(dǎo)電能馬上會(huì)成百萬(wàn)倍的增加。"摻雜"，就是在半導(dǎo)體中加進(jìn)微量的、有用的、特定的雜質(zhì)。如磷或硼等。
　　如在硅單晶半導(dǎo)體中摻入少量的五價(jià)元素（P），則磷原子就會(huì)與硅原子組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。由于磷原子的數(shù)目比硅原子要少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)基本不變，只是某些位置上硅原子被磷原子所代替。由于具有五個(gè)價(jià)電子，所以一個(gè)磷原子同相鄰的四個(gè)硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，還多余一個(gè)價(jià)電子。這個(gè)價(jià)電子沒(méi)有被束縛在共價(jià)鍵內(nèi)，只受到磷原子核的吸引，所以它受到的束縛力比較小，很容易掙脫束縛變成自由電子，從而使硅單晶中自由電子的數(shù)目大大增加。而磷原子失去一個(gè)價(jià)電子之后，也成了帶正電的磷離子。這種半導(dǎo)體主要靠電子導(dǎo)電，叫做電子型半導(dǎo)體，或簡(jiǎn)稱(chēng)為N型半導(dǎo)體。若在硅單晶中摻入少量的三價(jià)元素，例如硼（B），則硼原子也會(huì)與硅原子組成共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)有別于上述的那種結(jié)構(gòu)。因?yàn)榕鹪又挥腥齻€(gè)價(jià)電子，當(dāng)它同相鄰的四個(gè)硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，還缺少一個(gè)價(jià)電子，因而在一個(gè)共價(jià)鍵上要出現(xiàn)一個(gè)空位置。為了滿(mǎn)足組成四對(duì)共價(jià)鍵的需要，這個(gè)空位置很容易接受一個(gè)外來(lái)電子的填補(bǔ)，而附近硅原子的共有價(jià)電子在熱激發(fā)下，也很容易轉(zhuǎn)移到這個(gè)空位置上來(lái)于是就在那個(gè)硅原子的共價(jià)鍵上出現(xiàn)了一個(gè)空穴，而硼原子接受了一個(gè)價(jià)電子之后，也就成了帶負(fù)電的硼離子。這樣，每個(gè)硼原子都能接受一個(gè)價(jià)電子，同時(shí)附近產(chǎn)生一個(gè)空穴，從而使硅單晶中的空穴載流子數(shù)目大大增加。這種半導(dǎo)體主要是靠空穴導(dǎo)電，叫做空穴型半導(dǎo)體，或簡(jiǎn)稱(chēng)為P型半導(dǎo)體。
　　如果設(shè)法把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制造在一起，由于P型與N型之間空穴和電子的濃度差別極大，故P型區(qū)中的空穴要從P型區(qū)擴(kuò)散到N型區(qū)，N型區(qū)中的電子要從N型區(qū)擴(kuò)散到P型區(qū)。擴(kuò)散到的結(jié)果，就在交界面附近的P型區(qū)中形成很薄一層不能移動(dòng)的負(fù)離子。同時(shí)在交界面附近的N型區(qū)域中，形成很薄一層不能移動(dòng)的正離子，在PN交界面兩邊，就形成了一邊帶正荷，另一邊負(fù)電荷的層很薄的區(qū)域，稱(chēng)為"空間電荷區(qū)"。這就是PN結(jié)。PN結(jié)內(nèi)由于空穴和電子所產(chǎn)生的電場(chǎng)稱(chēng)為"內(nèi)電場(chǎng)"它的方向是由N型區(qū)指向P型區(qū)。由于這個(gè)內(nèi)電場(chǎng)力的作用，使得當(dāng)P型區(qū)中的空穴想越過(guò)空間電荷區(qū)而向N型區(qū)擴(kuò)散時(shí)，受到內(nèi)電場(chǎng)的阻力而被拉加P型區(qū)。因?yàn)檫@時(shí)候空穴的擴(kuò)散方向剛好與內(nèi)電場(chǎng)的方向相反。同理，當(dāng)N型區(qū)中的電子想越過(guò)空間電荷區(qū)而向P型區(qū)擴(kuò)散時(shí)，由于電子的擴(kuò)散方向剛好與內(nèi)電場(chǎng)的阻力而被拉回N型區(qū)�？傊�，內(nèi)電場(chǎng)總是要阻得多數(shù)載流子。且電能運(yùn)動(dòng)的微小粒子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，也就是要使空穴流向P型區(qū)，電子流向N型區(qū)。我們把載流子在電場(chǎng)作用下的定向運(yùn)動(dòng)中做漂移運(yùn)動(dòng)。顯然，載流子的漂移運(yùn)動(dòng)的方向是跟擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方向相反的。漂移作用同擴(kuò)散作用是互相對(duì)立的。由于空間電荷區(qū)的電場(chǎng)對(duì)電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，所以空間電荷區(qū)又稱(chēng)為阻擋層。隨著擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)進(jìn)行，阻擋層的寬度逐漸趨向于一定。盡管這時(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)仍在不斷地進(jìn)行，但是從P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散過(guò)去多少空穴，同時(shí)也有同樣多的空穴在電場(chǎng)力的作用下漂移加到P區(qū)來(lái)。對(duì)電子也是一樣。也即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)，空間電荷區(qū)的寬度保持恒定，阻擋層的電場(chǎng)強(qiáng)度保持一定。
　　由于電場(chǎng)的方向是向電勢(shì)降落的方向，因此空間電荷區(qū)內(nèi)正離子一邊的電勢(shì)高，負(fù)離子一邊的電勢(shì)低，所以空間電荷區(qū)的兩邊存在著一個(gè)電勢(shì)差，也即PN結(jié)電勢(shì)差，稱(chēng)為"內(nèi)建電勢(shì)差"，或稱(chēng)為"勢(shì)壘"。若用UD表示，則硅制成的PN結(jié)UD=0.6~0.8V左右；而用鍺制成的PN結(jié)UD=0.2~0.3V左右。
　　由于電場(chǎng)的方向是向電勢(shì)降落的方向，因此空間電荷區(qū)內(nèi)正離子一邊的電勢(shì)高，負(fù)離子一邊的電勢(shì)低，所以空間電荷區(qū)的兩邊存在著一個(gè)電勢(shì)差，也即PN結(jié)電勢(shì)差，稱(chēng)為"內(nèi)建電勢(shì)差"，或稱(chēng)為"勢(shì)壘"。若用UD表示，則硅制成的PN結(jié)UD=0.6~0.8V左右；而用鍺制成的PN結(jié)UD=0.2~0.3V左右。

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半導(dǎo)體與PN結(jié)

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