半导体是什么？半导体有什么用？可以讲讲吗？

半导体是什么？半导体有什么用？

半导体是什么？举个例子，我们都知道金属铜是导体，观察它的原子结构图就会发现它的最外层只有一个电子，我们把这个电子称为假电子。因为原子核与价电子之间的吸引力较小，所以一旦受到外力吸引，这个垫子就很容易脱离铜原子，成为一个自由电子，这也是同能够成为导体的主要原因。同理，观察绝缘体的原子结构就会发现他们通常拥有八个加电子及其稳定。顾名思义，半导体应介于二者之间。

那么它的原子结构又是怎么样的呢？观察元素周期表就可以发现，在导体和绝缘体的分界线附近的元素就是制作半导体的重要材料，硅元素当然是最有影响力的一个，观察原子结构图就会发现它的最外层有四个电子，要想达到平衡，不是舍弃四个垫子，就是在拉拢四个电子，而归原子在排列时巧妙地共享了上下左右四个电子，手拉着手，组成了稳定八电子结构，也就是共价键。

那么硅的导电性又从何而来呢？当温度大于绝对零度时，处于价带的电子就可能发生跃迁，变成自由电子，同时原来的位置上就会形成一个空穴，也就是说，归经体内会存在等量的自由电子和空穴，他们都可以起到导电的作用，这就是纯净半导体，也叫做本征半导体。它的结构虽然完美，但是想要增加半导体的导电能力，还需要掺杂其他元素。当我们把硅原子替换成五价磷原子时，就可以提高自由电子的浓度，得到N型半导体。

同理，如果用最外层只有三个电子的硼原子替换硅原子，提高空穴的浓度，就可以得到P型半导体，那么把这两种类型的半导体连接在一起会发生什么呢？N级的电子迫切的想扩散到P区，P区空穴拼命想要扩散到N区，这时就会形成一个由N指向P的内电场，阻止扩散进行，在二者达到动态平衡之后，就会在交界面形成一个空间电荷区，这就是PN结。

PN结具有单向导电性，我们常见的二极管便是利用这个特性制成的。而利用太阳光照射PN结，就会激发产生电子空穴，对经过界面层的电荷分离，就会形成一个由P指向N的光生电场，这就是光生伏特效应，也是太阳能电池的基本原理。

镜像电荷，是指研究导体（或半导体）的感应电荷电场分布时引入的等效电荷，该等效电荷与源电荷的关系和镜像与物体的关系类似，因此而命名。镜像电荷是研究导体的感应电荷时候引入的一种等效电荷，它不是真实存在的，也不能说就是等于。它的作用是用一个或几个点电荷代替边界的影响，把原来具有边界的空间变成同一媒介的无限大空间，从而简化计算。根据唯一性定理，引入的等效电荷必须保持原有的边界条件不变，从而保证原有区域中静电场没有改变。引入镜像电荷后,必须把有界空间变为无界空间。根据唯一性定理，镜像电荷的确定应遵循以下两条原则：1.所有的镜像电荷必须位于所求的场域以外的空间中；2.镜像电荷的个数位置及电荷量的大小由满足场域边界上的边界条件来确定。给定几何形状的导体，就是要凑出若干个点电荷使得分界面等势其基本原理是：用放置在所求场域之外的假想电荷（镜像电荷）等效的替代导体表面（或介质分界面）上的感应电荷（或极化电荷）对场分布的影响，从而将求解实际的边值问题转换为求解无界空间的问题。

---