一、導(dǎo)體
1、導(dǎo)體原子結(jié)構(gòu)
銅是良導(dǎo)體,其原子結(jié)構(gòu)如圖1所示,第一層有兩個電子,第二層有八個電子,第三層有18個電子,最外層只有一個電子。

 

圖1：銅原子結(jié)構(gòu)圖
2、價帶與核心
原子最外層的電子軌道稱為價格帶軌道，他決定原子的電特性，簡化銅原子內(nèi)部，參照圖2，稱為核心。
圖2：通原子的核心

 

3、自由電子
原子核與價電子之間的吸引力很小，外力很容易從銅原子中獲得電子，這就是價電子常被稱為自由電子的原因，也是銅是良導(dǎo)體的原因最好的導(dǎo)體是銅、銀、金，他們都可以用圖2的核心圖表示。

 

二、半導(dǎo)體
最好的導(dǎo)體有一個價電子，最好的絕緣體有八個價電子，半導(dǎo)體介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間，最好的半導(dǎo)體有四個價電子。

 

1、鍺半導(dǎo)體
早期的半導(dǎo)體器件使用了唯一的材料，但鍺半導(dǎo)體有致命的缺陷，反向電流過大，硅半導(dǎo)體的實用化不斷發(fā)展，大部分器件開始用硅制造！鍺應(yīng)用的很少了。

 

2、硅半導(dǎo)體
硅是地球上除氧以外最豐富的元素，硅的早期凈化技術(shù)制約了硅的應(yīng)用，在凈化技術(shù)突破之后，硅成為半導(dǎo)體的主要材料。

 

三、硅晶體
硅原子結(jié)合成固體時，他們排列具有規(guī)律性，稱為硅晶體。
1、共價鍵
2、價帶飽和
硅原子的價帶軌道上有8個電子，8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)使得硅形成了一個穩(wěn)定的固體。沒有人知道原子的外軌道為什么趨向于8個電子。如果一個元素的外層沒有8個電子，那么這個元素必然與其他元素共享電子，達到8個電子。

 

3、空穴
在一定的溫度下，硅晶體在形成自由電子的同時形成空穴，即空穴和電子對。

 

4、復(fù)合與壽命
在純硅中，電子和空穴結(jié)合，引起電子和空穴的消失，稱為復(fù)合，在一定條件下，產(chǎn)生的電子和空穴的復(fù)合速度保持平衡，即電子和空穴的濃度保持在穩(wěn)定水平。

 

四、本征半導(dǎo)體
固有半導(dǎo)體是純半導(dǎo)體，如果晶體中的每一個原子都是硅原子，它就稱為硅固有半導(dǎo)體。

 

1、自由電子的流動
假設(shè)本征半導(dǎo)體中只有一個空穴和一個電子，圖7中的電子從右向左移動，形成電子的流動，同時帶有正電極的吸引和負電極場的抑制。

 

圖7：電子和空穴的移動
2、空穴的流動
空穴與a重新結(jié)合，a點形成新的空穴，a空穴捕捉新的電子，形成新的空穴，空穴按ABCDEF的順序移動，好像正電荷在移動。

 

五、兩種電流
在本證明半導(dǎo)體中，在施加電壓下，形成了2種相同大小、相反方向的電流，如圖8所示。注意:在半導(dǎo)體之外，即導(dǎo)體中沒有空穴流動。

 

六、半導(dǎo)體摻雜
提高半導(dǎo)體電導(dǎo)能力的方法是摻雜以增加電子或空穴的濃度。

 

1、增加電子（N型半導(dǎo)體）
熔化硅，破壞共價鍵，加入砷、銻、磷等5價電子，形成更多的電子。

 

2、增加空穴（P型半導(dǎo)體）
熔化硅，破壞共價鍵，加入3個價電子，如鋁，硼，鉀，形成更多的孔，如圖10所示。

 

七、無偏置二極管
1、無偏置PN結(jié)

 

2、耗盡層
n區(qū)的電子在本區(qū)的電子排斥下、p區(qū)的空穴吸引下，越過PN結(jié)與p區(qū)的空穴結(jié)合形成偶極子，隨著再結(jié)合的進行，PN結(jié)附近的載流子呈衰弱狀態(tài)形成耗盡層。

 

3、勢壘電壓
隨著擴散的進行,偶極子增加,每個偶極子都有一個電壓,阻止電子進一步擴散,形成一個稱為屏障電壓的電壓。鍺二極管約為0.3V，硅二極管約為0.7V。

 

八、PN結(jié)正向偏置
1、PN結(jié)正向偏置
如圖13中給PN結(jié)加上電壓，稱作正向偏置。
圖13：PN結(jié)正向偏置

 

2、PN電流
在正向偏壓電路中，電子被排除在右側(cè)，吸引在左側(cè)，當(dāng)電壓小于勢壘電壓時，電子不能通過耗盡層，不能形成電流。當(dāng)增加的電壓超過勢壘電壓時,N區(qū)域電子將損耗層與P區(qū)域的孔結(jié)合起來形成電流,孔從左向右移動形成孔電流。

 

九、PN結(jié)反向偏置
1、反向偏置
給PN結(jié)加上如圖14的電壓后稱為PN結(jié)反向偏置。

 

2、耗盡層變寬
在反向偏壓后，n區(qū)電子被電池的正電極吸引，p區(qū)電子被排除在n區(qū)在電場作用下達到新的平衡，耗盡層變寬，如圖15所示。

 

3、少子電流
在耗盡層穩(wěn)定后，還會有電流存在嗎？其答案是，由于分子熱運動的原因，在PN結(jié)附近激發(fā)了少量的電子和空穴，耗盡層中的少子部分通過PN結(jié)，產(chǎn)生了小電流，即PN反向偏壓時反向繼續(xù)的小電流。

 

4、表面漏電流
除少年形成的逆電流外，二極管表面存在小電流，這種情況下由結(jié)構(gòu)缺陷和雜質(zhì)引起。

 

二極管的反向電流和表面泄漏電流合稱為二極管反向電流。

 

十一、擊穿
因為少數(shù)的存在，當(dāng)電壓增加時，少數(shù)的動能會增加，在運動過程中會與原子碰撞，當(dāng)電子的動能足夠大時，會碰撞更多的電子，這些電子動能會繼續(xù)增加，撞擊更多的電子，形成雪崩。