半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)是什么樣的？

導(dǎo)讀：眾所周知，半導(dǎo)體應(yīng)該介于導(dǎo)體與絕緣體之間，那么它的原子結(jié)構(gòu)是什么樣的呢？

觀察元素周期表可知，在導(dǎo)體和絕緣體分界線附近的元素，就是制作半導(dǎo)體的重要材料。

硅元素當(dāng)然是最有代表性的元素，它的原子結(jié)構(gòu)圖最外層有四個電子，故要達(dá)到平衡狀態(tài)，就要拉攏或者舍棄四個電子，而硅原子在排列時(shí)巧妙地共享了上下左右四個電子，手拉著手組成了穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu)，即共價(jià)鍵。

那么，硅的導(dǎo)電性又從何而來呢？

當(dāng)溫度大于絕對零度時(shí)，處于價(jià)帶的電子就可能發(fā)生躍遷，變成自由電子，同時(shí)，原來的位置就會形成一個空穴，即硅晶體內(nèi)同時(shí)存在等量的自由電子和空穴。它們都可以起到導(dǎo)電作用。這就是純凈半導(dǎo)體，也是本征半導(dǎo)體。它結(jié)構(gòu)雖然完美，但想要增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力，還要參雜其他元素。

當(dāng)我們把硅原子替換成5價(jià)磷原子時(shí)，就可以提高自由電子的濃度，得到N型半導(dǎo)體。

同理，用最外層只有三個電子的硼原子替換硅原子，提高空穴的濃度，就可以得到P型半導(dǎo)體。

那么把這兩種類型的半導(dǎo)體連接在一起會發(fā)生什么呢？

N區(qū)的電子迫切的想擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴拼命想到N區(qū)去,這時(shí)就會形成一個由N區(qū)指向P區(qū)的“內(nèi)電場”，組織擴(kuò)散進(jìn)行。在兩者達(dá)到動態(tài)平衡后，就會在交界面形成一個空間電荷區(qū)，這就是PN結(jié)。

PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，常見?a target="_blank">二極管就是利用這種特性制成的，而利用太陽光照射PN結(jié)，就會激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對，經(jīng)過界面層的電荷分離，就會形成一個由P指向N的光生電場，這就是光生伏特效應(yīng)，也是太陽能電池的基本原理。

原文標(biāo)題：被“卡脖子”的半導(dǎo)體到底是什么？3分鐘看懂半導(dǎo)體那些事！

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