半导体的原理是什么？

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物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。

本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带（见能带理论），受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。空穴导电并不是实际运动，而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动 [1]  。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子- 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。

首先得先了解pn结的形成。在N型半导体和P型半导体的结合面上，因浓度差所以多子的扩散运动；自由电子与空穴复合，此时由杂质离子形成空间电荷区（p区是负电荷，n区是正电荷），便有n指向p的内电场，阻止多子扩散，最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面处，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区（耗尽层）称为PN结。当在pn结（二极管）两端加正向电压时，内电场减弱，多子扩散大于少子漂移，使得载流子越过耗尽层，进入对面，并与其相反电荷载流子复合，形成扩散区（p区、n区各有一个）。

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