形成了一个电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。由于这个电场 是在PN结内部形成的，而不是外加电压形成的，故称为内电场。这个内电场的

　　多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制 作而成的。常用的半导体材料有：硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs） 等，其中硅是目前最常用的一种半导体材料。

　　本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。在T = 0K和没有 外界激发时，由于共价键的束缚，半导体无导电能力。在室温（300K）下，被 束缚的价电子会获得足够的能量挣脱共价键的束缚，成为自由电子，这 种现象称为本征激发。

　　本征半导体的导电能力是很弱的，但是在本征半导体中掺入微量的其他 元素就会使半导体的导电性能发生显著变化。

　　在硅的晶体内掺入少量三价元素杂质，比如硼，它与周围的硅原 子组成共价键时，在晶体中会产生很多空穴。在P型半导体中，空穴数远 大于自由电子数，空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。P型半导体以 空穴导电为主。

　　外加反向电压的接法与正向相反，即P区接电源的负极，N区接电源的 正极。此时的外加电压形成电场的方向与内电场的方向相同，从而使 空间电荷区变宽，漂移作用大于扩散作用，少数载流子在电场的作用 下，形成漂移电流，它的方向与正向电压的方向相反，如图1.8所示。 因少数载流子浓度很低，反向电流远小于正向电流。当温度一定时，少 数载流子浓度是一定的，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反 向饱和电流IS。此时，PN结呈现的电阻为反向电阻，而且阻值很高， PN结处于截止状态。

　　自然界的物质，按导电能力的强弱可分为导体、绝缘体和半导体三 类。物质的导电能力可以用电导率或电阻率来衡量，二者互为倒数。物 质的导电能力越强，其电导率越大，电阻率越小。

　　导电能力很Байду номын сангаас的物质称为导体。金属一般都是导体，如银、铜、铝、铁等。

　　PN结加正向电压时，电阻值很小，PN结导通；加反向电压时，电阻 值很大，PN结截止，这就是PN结的单向导电性。

　　本征半导体中的电子和空穴是成对产生的；当电子和空穴相遇“复合”时， 也成对消失；带负电的自由电子和带正电的空穴都是载流子。温度越高，载流子

　　产生率越高；载流子的浓度越高，晶体的导电能力越强，即本征半导体的导电 能力随温度的增加而增加。

　　在外加电场的作用下，半导体中出现两部分电流：自由电子作定向移动而形 成的电子电流和仍被原子核束缚的价电子递补空穴而形成的空穴电流。因此，自 由电子和空穴都称为载流子。两种载流子同时参与导电是半导体导电方式的最大 特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质区别所在。

　　PN结外加正向电压的接法是P区接电源的正极，N区接电源的负极。这 时外加电压形成电场的方向与内电场的方向相反，从而使空间电荷区变 窄，扩散作用大于漂移作用，多数载流子向对方区域扩散形成正向电流 I，方向是从P区指向N区，如图1.7所示。这时的PN 结呈现为低电阻状态，称为

　　在硅的晶体内掺入少量五价元素杂质，比如磷，它与周围硅原子 组成共价键时，在晶体中会产生很多自由电子。在N型半导体中，自由

　　电子数远大于空穴数，自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。N型半 导体以自由电子导电为主。

　　当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空 位，叫空穴。由于共价键中出现了空位，在外加电场或其他能源的作用 下，邻近价电子可填补到这个空位上，这样使共价键中出现了一定的电 荷迁移，就相当于空穴在移动。空穴是带正电的，价电子填充空穴的移 动相当于正电荷（空穴）的移动。

　　型区。这样，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差异，N型 区内电子浓度很高，而P型区内空穴浓度很高。电子和空穴都要从浓度高的区 域向浓度低的区域扩散，如图1.5所示。它们扩散的结果就使P区和N区的交界处 原来呈现的电中性被破坏了。P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质 离子；N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子不能任意 移动，因此并不参与导电。这些不能移动的带电粒子集中在P区和N区交界面附 近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是PN结。

　　从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区失去的空穴，而从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

　　当漂移运动和扩散运动相等时，空间电荷区便处于动态平衡状态， 如图1.6所示。

　　若有外电场加到晶体上，则其内部载流子将受力做定向移动。对于空穴而 言，其移动方向与电场方向相同，而电子则是逆着电场的方向移动。这种由于电

　　在半导体内，若某一特定的区域内空穴或电子的浓度高于正常值， 则基于浓度差异，载流子由高浓度区域向低浓度的区域扩散，从而形成 扩散电流。