先纠正一下，半导体指的是导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，常见的有硅、锗、碳化硅、氮化镓等，一般说半导体都是说半导体材料，三极管、二极管是半导体器件。

　　本征半导体：材料完全纯净，不含杂质，晶格完整，因为内部的共价键被本征激发（部分价带中的电子越过禁带进入空带，形成能在外部电场下自由移动的电子和空穴）而导电。想要理解半导体的导电特性就必须要有这么一个电子-空穴对的概念，简单来讲，电子导电就是自由电子（带负电）的移动，空穴导电就是共价键中的电子移动到附近的空穴中，表现为空穴（带正电）在移动。

　　N型半导体：向本征半导体中掺杂一定量的磷等五价元素的杂质（施主杂质），由于原子最外层电子数比硅等材料要多，在形成共价键之后还会多余出一个电子，这个电子的激发能量远比价态的电子要低，所以N型半导体材料导电以自由电子为主（还是存在少量空穴），这个过程中材料仍为电中性。

　　P型半导体：向本征半导体中掺杂一定量的硼等三价元素的杂质（受主杂质），由于原子最外层电子数比硅等材料要少，在形成共价键之后还会多余出一个空穴，这个空穴的能级接近价带中的电子能级，价带中的电子很容易受激发迁移到这里，所以N型半导体材料导电以空穴载流子为主（还是存在少量电子），这个过程中材料仍为电中性。

　　顾名思义，PN结就是将一块P型半导体材料和一块N型半导体材料组合在一起（换句话说把一块本征半导体材料的两个部分分别进行P型、N型的掺杂）。

　　N型区电子多（即多子）空穴少（即少子），P型区空穴多（即多子）电子少（即少子）。

　　在不同半导体材料的接触面上，由于多子浓度不同产生扩散运动，P型材料中的空穴和N型材料中的电子会形成电子-空穴对（电中性），P型材料因失去空穴（接受电子）而带上负电，N型材料因失去电子而带上正电，这样子在半导体内部会形成一个空间电荷区。

　　空间电荷区的电场方向与多子的扩散运动方向相反，抑制多子的扩散，同时这个电场将使N型区的少子空穴向P型区漂移，使P型区的少数载流子电子向N型区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。

　　从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，内电场减弱。

　　显然，当P区加正电压，N区加负电压时，漂移运动被抑制，扩散运动增强，此时载流子主要为多子，导电性能强，器件导通；当P区加负电压，N区加正电压时，扩散运动被抑制，漂移运动增强，此时载流子主要为少子，导电性能弱强，器件关断，仅有极小的反向导通电流。

　　1.晶闸管及其派生器件（逆阻型晶闸管SCR、逆导型晶闸管RCT、光控晶闸管LCT、双向晶闸管TRIAC）

　　2.半控器件：仅SCR属于半控器件。可以控制其导通起始时刻，一旦导通后， 仍会继续处于通态。

　　3.全控型器件： BJT、 GTO、 MOSFET、 IGBT是全控型器件，即通过门极（或基极或栅极）驱动信号既能控制其开通又能控制其关断。

　　根据开通和关断所需门极（栅极）驱动信号的不同要求，开关器件又可分为电流控制型开关器件和电压控制型开关器件两大类：

　　BJT要求有正的、持续的基极电流开通并保持为通态，当基极电流为零后， BJT关断。为加速其关断，要提供负的脉冲电流。

　　MOSFET和IGBT要求有正的持续的驱动电压使其开通并保持为通态，要求有负的、持续电压使其关断并保持为可靠的断态。

　　电压型驱动器件的驱动功率都远小于电流型开关器件，驱动电路也比较简单可靠。

　　半导体的主要两大类型就是被动件和主动件，你所说的二极管和三极管属于被动件.........太多了一下说不完，可以百度

　　从互联网诞生到如今的十多年里，我们已经习惯了便利且丰富多彩的生活，手机、平板、电脑、电视、投影、VR设备，不仅做到了真实世界中的远距离跨越，甚至完成了现实与虚拟的交互，而支撑这一切、驱动这一切的正是电子信息技术。

　　在电子技术和产品与我们生活日益高度融合的今天，一场技术革命早已开始并朝着愈发激烈的方向而去，处于这场革命暴风眼中的——便是半导体产业。

　　答案是：必须得是半导体。因为，半导体就是构筑当下这宏大信息世界的主材，可以说，没有半导体，就没有现代科技和信息社会。

　　如前所说，半导体在我们生活中无处不在，它被广泛应用于电子、通信、计算机、能源等方面。比如，你躺在沙发上刷手机，这小小电子屏的背后布满了大量的集成电路，而这些集成电路就是由半导体器件制作成的；又比如，你购买的LED灯，这节能省电还具有不错亮度的LED灯管也是利用了半导体的特殊性质而制成的；甚至还有那在月亮上行驶的“玉兔号”月球车b体育，通过太阳能电池来驱动，而实现能量转化的功劳也得归于半导体。

　　所以，了解半导体是什么、存在于哪里、能被用来做什么，对我们非常有意义和价值。今天，就让光智带你走进半导体的世界，感受半导体的魔力！

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　　固体材料按电阻率可分为超导体材料、导体材料、半导体材料、绝缘材料，半导体就是导电性能介于导体和绝缘体之间的一种特殊物质。换言之，它既不是很好的导电体，也不是很差的导电体，这听上去颇有几分“中等生”的意味，可正是这不好不坏的导电性，决定了它极大的应用潜能。

　　半导体有很多种，常见的有如硅、锗、硒、砷化镓等。典型的半导体硅，想必提到它大家都会联想到“硅谷”，那高科技企业云集之地，苹果、谷歌、Shopify、Adobe、微软半导体，随便说一个出来都是家喻户晓的程度。这也侧面反映出半导体处在一个多么重要的地位。

　　一种是本征半导体，即没有掺杂任何杂质的纯净半导体。本征半导体都是四价元素，例如硅、锗, 在其原子结构中最外层轨道上都有四个价电子，而导电的性能也主要由材料的本征激发所决定；

　　另一种是掺杂半导体，也就是在本征半导体中加入少量的杂质原子，这些杂质原子被称为“掺杂剂”或“杂质”，它们使得半导体的电学性质发生变化。掺杂半导体又分为n型半导体和p型半导体，这一点我们会在后面细说。

　　半导体的物理特性是由它的能带结构、载流子类型、导电机理和掺杂效应决定的。这些特性决定了半导体的导电性、光敏性、热敏性等，也影响了半导体器件的工作原理和性能。

　　能带结构是指固体中电子所能具有的能量范围，说人话就是电子能量的分布图。固体材料的能带结构由多条能带组成，分别为导带、价带和禁带等，导带和价带间的空隙称为禁带（能隙）。

　　打个比方来解释，如果我们把半导体中的每个原子都看成一个太阳系，那么原子核就相当于太阳，电子就相当于行星。电子在原子核周围运动时，会有不同的轨道和能量，就像行星在太阳周围运动时，会有不同的轨道和速度一样。但是，电子不是随意地在原子核周围运动，它们只能在一些特定的轨道和能量上运动，这些特定的轨道和能量就叫做“电子态”。电子态之间有一些空隙，电子不能在这些空隙中运动，这些空隙就是所谓“禁带”。

　　“价带”是指半导体中与原子核紧密结合的电子所处的能带，这些电子不能自由移动，也不能参与导电。“导带”是指半导体中可以自由移动的电子所处的能带，这些电子可以参与导电。

　　禁带位于价带和导带之间，它的宽度决定了物体的导电性，一般来说，禁带越宽，物体的导电性越差；越窄，物体的导电性越好。这也是符合常识的。常见的金属导体因其导带与价带之间的能隙非常小，只需在室温条件下电子便很容易获得能量而跃迁至导带，从而导电。绝缘体则因能隙很大或者没有导带，电子很难跃迁，所以无法导电。

　　半导体的特别之处就在于在其能隙介于导体与绝缘体之间，只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙间距，就能导电。所以说它颇有“中等生”的特质，给它一些刺激，便有可能展现出惊人的能力。

　　在半导体中，电子从价带跃迁到导带中去时会产生自由电子和空穴，自由电子和空穴都是载流子，可以自由移动，也意味着它们都可以导电。而要穿过禁带实现跃迁，需要克服一定的能量障碍，禁带越宽（即能隙越大）需要克服的障碍就越大，产生的自由电子和空穴就越少，因此导电性就会很差。这就好比淌水过河一样，越宽越急的河流，能确定下来安全的要素就越少，因此能成功抵达河对岸的概率也就越低。

　　除了禁带的宽度外，还要引入一个重要的概念——那就是费米能级。费米能级是指绝对零度下固体能带中电子所能占据的最高能级，它决定了半导体中自由电子和空穴的相对浓度，也影响了半导体在不同温度下的导电性。

　　听起来很难理解，那请你把半导体想象成一条河，河里有很多鱼，每条鱼都可以携带一个电荷。如果河的一端有很多带正电的鱼，而另一端有很多带负电的鱼，那么当我们给河施加一个电场时，正电鱼和负电鱼就会向相反的方向游动，从而形成一个流动。这个流动就是电流，而正电鱼和负电鱼就是电荷。

　　在这个比喻中，河是半导体，鱼是载流子，而费米能级就是河的最深水位。如果我们想让河里的这种流动加快，就可以通过掺杂来改变河的宽度和深度，等同于说是，改变费米能级的位置和电荷的数量。

　　不同类型的半导体有不同的掺杂浓度。一般情况下，费米能级越靠近导带，半导体中自由电子浓度越高，n型半导体正是如此，它又名电子半导体，费米能级在禁带中央以上，靠近导带底部；而费米能级越靠近价带，半导体中空穴浓度越高，正如p型半导体，又名空穴半导体，费米能级在禁带中央以下，靠近价带顶部。

　　理解这个概念十分必要。因为正是有了费米能级，我们才得以有据可循地通过控制掺杂类型和掺杂浓度来实现对半导体导电性的调节。

　　载流子又称电荷载子（carrier），指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。在半导体物理学中，是指参与半导体导电的电荷粒子，其主要类型有自由电子和空穴两种。结合上文，自由电子就是从价带跃迁到导带后脱离原子核束缚的负电荷粒子，而空穴就是价带中失去了自由电子后而留下的正电荷空位。

　　载流子类型决定了半导体的掺杂类型，不同类型的掺杂会改变半导体中自由电子和空穴的相对浓度，从而改变半导体的性质。

　　从专业的角度来说，掺杂为半导体引入一些额外的能级，这些能级叫做杂质能级，它们位于禁带中，可以分为两类：

　　一类是施主能级（donor level），如果掺杂多余电子的杂质原子（如磷、砷等五价元素），那么杂质能级就靠近导带，这些杂质原子会把多余的电子释放到导带中去，从而增加了自由电子的浓度；

　　另一类是受主能级（acceptor level），如果掺杂缺少电子的杂质原子（如硼、铝等三价元素），那么杂质能级就靠近价带，这些杂质原子会从价带中捕获一个电子，从而增加了空穴的浓度。

　　因此，n型半导体中的主要载流子是自由电子，p型半导体中的主要载流子是空穴，而载流子类型的不同，就是这样去决定了掺杂类型的不同。

　　说简单些，就像喝盐水和糖水，盐多的只能喝到咸味儿，我们就说是盐水，糖多的只能喝到甜味儿，我们就说是糖水，想喝什么味儿的水就加什么样的料。掺杂亦是如此，通过控制掺杂类型和掺杂浓度，我们便可以制造出不同类型、性质的半导体材料来满足不同的应用需求。

　　二是载流子迁移率，指的是单位电场下载流子的平均漂移速度，它反映了载流子在电场中加速运动的快慢。

　　我们可以把载流子浓度想象成水管里面的水量，迁移率想象成水流的速度。如果水量多，速度快，那么水管里面的电流就大，电阻率就小；如果水量少，速度慢，那么水管里面的电流就小，电阻率就大。理解这个概念才能便于我们接下来去理解半导体的导电机理。

　　要搞懂导电机理，实际上就是要搞懂“外力作用”（外加电场或温度梯度）下半导体的载流子是如何产生和运输的。有两种方式：漂移和扩散。

　　漂移：是指在外电场的作用下，载流子（电子或空穴）发生的定向运动，其方向与电场方向相同或相反，其速度与电场强度成正比。漂移运动是半导体中最基本的导电方式。

　　扩散：是指半导体中载流子在浓度梯度的作用下产生随机的运动，载流子从浓度高的区域自发地向浓度低的区域扩散，以达到浓度均匀的状态，其方向与浓度梯度方向相反，其速度与浓度梯度成正比b体育。

　　漂移运动产生的电流大小由欧姆定律决定：I = σE，（I是电流强度，σ是电导率，E是电场强度）；

　　扩散运动产生的电流大小由菲克定律决定：I = qD(dn/dx)，（I是电流强度，q是元电荷，D是扩散系数，dn/dx是浓度梯度）。这里我们只需要基本了解就好。

　　无论半导体是n型还是p型，都会有漂移和扩散两种运动方式，只是载流子的类型和数量不同而已。漂移和扩散是半导体物理学的基础，也是半导体工程的核心，那漂移和扩散的意义和用途是什么呢？

　　漂移和扩散可以用来测量半导体的电阻率、载流子浓度和迁移率等参数，也可以被利用来制作一些基本的半导体器件，如二极管、晶体管、场效应管等。除此之外，它们还会产生一些有趣的效应，如霍尔效应、热电效应等。通过霍尔效应，可以判断半导体的掺杂类型和掺杂浓度，而利用热电效应，可以制作温差发电器或温度传感器等。

　　半导体的物理特性不是固定不变的，而是可以通过人为的手段进行调节和利用的，这些特性使得半导体可以被用来制作感温元件、开关、放大器等各种电子器件，这也是它被广泛应用于信息技术、通信、能源、医疗等领域的原因。

　　关于半导体的物理特性，还有很多可以说的内容，大家有兴趣也可以自发去学习和研究，就像一场与电、光、热之间的解密游戏电路知识，令人着迷！

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